JP7315444B2 - 六角形セグメント及び六角形セグメントの接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、六角形セグメント及び六角形セグメントの接合構造に関し、特に、トンネルの軸方向及び周方向に連設して組み付けることによってシールドトンネルの覆工体を形成するのに用いられる六角形セグメント、及び六角形セグメントを用いてシールドトンネルの覆工体を形成する際に形成される六角形セグメントの接合構造に関する。

都市部や平野部において各種のトンネルを構築する方法として、シールド掘進機によるシールド工法が広く採用されている。シールド工法は、シールド掘進機の先端の切羽面を、泥土、泥水、圧気等によって押さえ付けつつカッターによって地山を掘削すると共に、シールド掘進機の後方に、トンネルの軸方向及び周方向に連設してセグメントを順次組み付けることによって、トンネルの内周面を覆う覆工体を形成し、組み付けられた覆工体の前端部に、シールドジャッキを押し付けることにより反力を得ながら、発進立坑から到達立坑に向けて、トンネルを地中に構築してゆく工法である。

近年、工事の効率化等を図る観点から、トンネルの内周面を覆う覆工体を構成するセグメントとして、一般に用いられる矩形状の平面形状を備えるセグメントに換えて、六角形状の平面形状を備える六角形セグメントを用いたシールド工法が採用される場合がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。六角形セグメントは、平行に配置された切羽側接合面及び坑口側接合面と、これらの接合面の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面及び坑口側斜め接合面からなる一対のＶ字状周方向接合面とを備えている（図１（ａ）参照）。六角形セグメントは、トンネルの掘進方向後方側に先行して組み付けられた六角形セグメントの切羽側接合面及び切羽側斜め接合面に、トンネルの掘進方向前方側に後続して組み付けられる六角形セグメントの坑口側接合面及び坑口側斜め接合面を各々重ね合わせつつ、各々の六角形セグメントにおける、トンネルの掘進方向前方側の半分の部分である等脚台形状部分を、交互に突出させながら、トンネルの軸方向及び周方向にハニカム状に配置されて順次組み付けられてゆくことになる（例えば、特許文献３の図４～図６参照）。

また、六角形セグメントを用いたシールド工法では、六角形セグメントの交互に突出する等脚台形状部分の切羽側接合面にシールドジャッキを押し当てて、反力を取りつつシールド掘進機を掘進させながら、これと並行して、シールドジャッキを押し当てた隣接する等脚台形状部分の間の領域において、後続する六角形セグメントを組み付ける作業を行うことができるので（例えば、図４（ａ）～（ｃ）参照）、矩形状の平面形状を備えるセグメントを用いたシールド工法のように、シールド掘進機を掘進させる工程を一リング毎に中断してセグメントを組み立てる作業を行うことなく、六角形セグメントを組み付けながら、シールド掘進機を連続して掘進させることで、効率良くシールド工事を行なうことが可能である。

さらに、六角形セグメントを用いたシールド工法では、隣接する六角形セグメントの間の連結は、切羽側接合面や、坑口側接合面や、切羽側斜め接合面や、坑口側斜め接合面による端面の間を貫通して取り付けられる、連結ボルトを用いて行なうになっているので（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）、矩形状のセグメントによる覆工体の内周面に現れるような、連結ボルトの締結作業を行うためのボルトボックス等による凹凸が、六角形セグメントによる覆工体の内周面には形成されないようにすることが可能になる。またこれによって、覆工体の内周面を平滑な状態に保持することができるので、好ましくは内側面に防食層を施した六角形セグメントによる覆工体の内側に、さらに二次覆工を施工する必要がなく、六角形セグメントによる覆工体の内周面をそのままトンネルの内周面として用いて、構築したシールドトンネルを、例えば水を流通させる、下水道用の管渠や、雨水を一時的に貯留する貯留地用のトンネルとして、有効に活用することも可能になる。

特許第２５９６６６６号公報 特開平９－２７３３９５号公報 特許第３２５３８７０号公報 特開２００４－２０４６２２号公報

一方、六角形セグメントを用いたシールドトンネルにおいては、トンネルの内側から外側、あるいは内側から外側への水の移動を遮断する必要がある。例えば、山岳トンネルや下水道用の管渠、雨水を一時的に貯留する貯留地用のトンネル等の水を流通させるトンネルとして用いる場合、トンネルの周囲の地盤から地下水がトンネルの内部に侵入するのを防止したり、あるいはトンネルの内部を流通する水が、隣接する六角形セグメントの間の接合部を介してトンネルの外部に漏出するのを防止する必要がある。

シールドトンネルの止水に関する技術として、六角形セグメントの厚み方向に離間させて２条の周溝を、セグメントの全周に亘って無端状に形成するとともに、該セグメントの周囲の複数個所に２条の周溝間を連結する縦溝を形成し、それら２条の周溝及び縦溝内にシール材を配置することによって、２条の周溝間に浸入した水や注入した止水材が、セグメントの周方向に沿って流れる範囲が狭い範囲に制限されるようにした技術が知られている（特許文献４参照）。

特許文献４に記載の技術によれば、六角形セグメントの継手部にクラックや目違い等の発生によって漏水が生じた時に注入する止水材の注入量を必要最小限にすることができ、また確実な止水が行える止水構造を形成することができる。しかしながら、特許文献４に開示された六角形セグメント（引用文献４の図８～図１１参照）においては、シール材が内部に配置される縦溝が、切羽側接合面、切羽側斜め接合面、切羽側斜め接合面及び坑口側接合面の全てに設けられているため、トンネルの坑口側から切羽側に向かって六角形セグメントを順次組み付けていく際に、トンネルの掘進方向Ｘの後方側に先行して組み付けられた六角形セグメントにおける、切羽側に突出する等脚台形状部分にも縦溝内が存在しており、その縦溝内のシール材に、セグメント連結用のボルトや工具、後続して組み付けられる六角形セグメントやその定位置への搬送手段等が接触して、該シール材が損傷する場合がある。しかも、縦溝内に配したシール材による止水も、隣り合う六角形セグメントの縦溝内に配したシール材どうしを衝合させて達成していたため、縦溝内のシール材が損傷した場合に、隣り合うセグメント間に、期待される止水性能が得られにくくなる。
また、特許文献４に記載の六角形セグメントにおいては、縦溝が、坑口側斜め接合面以外の複数箇所にも設けられているため、縦溝を形成するための加工や縦溝内にシール材を配置する作業の負担が多く、製造面でも改善の余地がある。

本発明の目的は、厚み方向に沿うシール材の止水機能の損傷を防止できるとともに、六角形セグメントの周囲に優れた止水性能が得られる六角形セグメント、及びその六角形セグメントを用いた止水性能に優れる六角形セグメントの接合構造を提供することにある。

本発明は、互いに平行に配置された切羽側接合面及び坑口側接合面と、これらの接合面の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面及び坑口側斜め接合面からなる一対のＶ字状周方向接合面とを備え、トンネルの軸方向及び周方向に連設して組み付けることによってシールドトンネルの覆工体を形成させる六角形セグメントであって、第１のシール材が内部に配置される外側周溝と第２のシール材が内部に配置される内側周溝とが、六角形セグメントの厚み方向の相互に離間した位置に、それぞれ六角形セグメントの平面視における全周に亘って設けられており、且つ前記外側周溝及び前記内側周溝と連通し、内部に、第１及び第２のシール材と連結される第３のシール材が配置される縦溝が設けられており、前記縦溝は、前記坑口側斜め接合面に設けられ、前記切羽側接合面及び前記切羽側斜め接合面には設けられていない、六角形セグメントを提供することにより、上記目的を達成したものである。

本発明の六角形セグメントは、前記縦溝が、前記坑口側接合面にも設けられていないことが好ましい。
また本発明の六角形セグメントは、前記切羽側斜め接合部に、前記坑口側斜め接合部に配される第３のシール材の幅よりも広い幅の平坦面を有し、該平坦面に、後続して設置される同一構成の六角形セグメントの第３のシール材が当接するようになされていることが好ましい。

また本発明は、互いに平行に配置された切羽側接合面及び坑口側接合面と、これらの接合面の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面及び坑口側斜め接合面からなる一対のＶ字状周方向接合面とを備えた六角形セグメントを、トンネルの軸方向及び周方向に連設して組み付けて構成されるシールドトンネルの覆工体における、一の六角形セグメントとその周囲に配される他の六角形セグメントとの間に形成される、六角形セグメントの接合構造であって、前記一の六角形セグメント及び前記他の六角形セグメントは、それぞれ、請求項１～３の何れか１項に記載の六角形セグメントであり、前記一の六角形セグメントの周囲に、該一の六角形セグメントの前記坑口側斜め接合面と前記他の六角形セグメントの前記切羽側斜め接合面とが相対向した坑口側斜め継手部と、該一の六角形セグメントの前記切羽側斜め接合面と前記他の六角形セグメントの前記坑口側斜め接合面とが相対向した切羽側斜め継手部と、該一の六角形セグメントの前記切羽側接合面と前記他の六角形セグメントの前記坑口側接合面とが相対向した切羽側継手部と、該一の六角形セグメントの前記坑口側接合面と前記他の六角形セグメントの前記切羽側接合面とが相対向した坑口側継手部とを有しており、前記坑口側斜め継手部、前記切羽側斜め継手部、前記切羽側継手部及び前記坑口側継手部に、前記外側周溝内に配した第１のシール材どうしが対向した外側止水部、及び前記内側周溝内に配した第２のシール材どうしが対向した内側止水部を有し、前記坑口側斜め継手部及び前記切羽側斜め継手部に、前記外側止水部及び前記内側止水部に加えて、前記縦溝内に配した第３のシール材と前記切羽側斜め接合面に存する平坦面とが相対向した縦方向止水部を有する、六角形セグメントの接合構造を提供するものである。

本発明の六角形セグメントによれば、シールドトンネルの覆工体を形成する際に、厚み方向に沿うシール材の止水機能の損傷を防止することができるとともに、六角形セグメントの周囲に優れた止水性能が得られる。また、縦溝の形成部位及び縦溝内へのシール材の配置作業を軽減でき、製造工程の簡略化や製造コストの削減を図ること等も可能となる。
本発明の六角形セグメントの接合構造によれば、シールドトンネルの覆工体を形成する際に、六角形セグメントの厚み方向に沿うシール材の止水機能の損傷を防止することができるとともに、六角形セグメントどうし間に優れた止水性能を備える覆工体を形成することができる。

本発明に係る六角形セグメントの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）をＥ方向から見た側面図、（ｃ）は（ａ）をＦ方向から見た側面図、（ｄ）は（ａ）をＧ方向から見た周方向端面図である。 本発明の好ましい一実施形態に係る六角形セグメントを用いて形成されたシールドトンネルの内周面の覆工体の一例を示す部分破断斜視図である。 六角形セグメントの好ましい構成の説明図であり、（ａ）は、図１のＡ部分の拡大図、（ｂ）は（ａ）のＤ１－Ｄ１線拡大端面図、（ｃ）は、（ａ）のＤ２－Ｄ２線拡大端面図である。をＥ方向から見た側面図、（ｃ）は（ａ）をＦ方向から見た側面図、（ｄ）は（ａ）をＧ方向から見た周方向端面図である。 （ａ）～（ｃ）は、複数の六角形セグメントを組み付けて覆工体を形成する工程の説明図である。 本発明の好ましい一実施形態に係る六角形セグメントの接合構造の構成を含む、シールドトンネルの覆工体の一部を、六角形セグメンの内周面側から視た図である。 （ａ）は、図２のＢ１－Ｂ１線及びＢ２－Ｂ２線断面を示す断面図、（ｂ）は、図２のＣ１－Ｃ１線断面を示す断面図、（ｃ）は、図２のＣ２－Ｃ２線断面を示す断面図である。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて説明する。
本発明の好ましい一実施形態に係る六角形セグメント１２は、図１（ａ）～（ｄ）に示すように、互いに平行に配置された切羽側接合面１３及び坑口側接合面１４と、これらの接合面１３，１４の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面１５及び坑口側斜め接合面１６からなる一対のＶ字状周方向接合面１７とを備える、六角形の平面視形状を有する鉄筋コンクリート製のセグメントである。六角形セグメント１２は、トンネルの半径方向の外側に配される六角形形状の外周面及びトンネルの半径方向の内側に配される六角形形状の内周面を有し、全域に亘って略一定の厚みを有する板状体であり、切羽側接合面１３及び坑口側接合面１４に沿った方向の断面が、トンネルの半径に相当する曲率半径を有する円弧状の形状を有している（図１（ｂ）、（ｃ）参照）。六角形セグメント１２は、例えば、切羽側接合面１３及び坑口側接合面１４の間の幅が２０００ｍｍ程度、一対のＶ字状周方向接合面１７の先端部の間の長さが４０００ｍｍ程度の大さとなるように形成されている。

そして、六角形セグメント１２は、その複数を、トンネルの軸方向（掘進方向）Ｘ及び周方向Ｙに連設してハニカム状に組み付けることによって、例えば、雨水を一時的に貯留する貯留地用のシールドトンネル等のシールドトンネルの内周面を覆う覆工体１１（図２参照）を形成させることができるようになっている。六角形セグメント１２における各々のＶ字状周方向接合面１７における、切羽側斜め接合面１５と坑口側斜め接合面１６との間の角度θは、１２０°となっている（図１（ａ）参照）。これによって、複数の六角形セグメント１２を、先行する六角形セグメント１２の切羽側斜め接合面１５及び切羽側接合面１３に、後続して設置される六角形セグメント１２の坑口側斜め接合面１６及び坑口側接合面１４を、順次ビッタリと重ね合わせた状態で、軸方向及び周方向にハニカム状に配置してゆくことができるようになっている（図４参照）。

本実施形態の六角形セグメント１２には、外側周溝２１ａと内側周溝２１ｂとが、六角形セグメント１２の厚み方向の相互に離間した位置に設けられている。また外側周溝２１ａと内側周溝２１ｂは、それぞれ六角形セグメント１２の平面視における全周に亘って設けられている。本明細書において、六角形セグメントの平面は、六角形セグメントの内周面側の面である（図１（ａ）参照）。六角形セグメント１２の厚み方向において、外側周溝２１ａは、内側周溝２１ｂよりも外周面２０に近い位置に形成されている。より詳細には、六角形セグメント１における、切羽側接合面１３、坑口側接合面１４、切羽側斜め接合面１５及び坑口側斜め接合面１６には、図１（ａ）～（ｄ）に示すように、六角形セグメント１２の外周面から６０ｍｍ程度の間隔をおいて、２０ｍｍ程度の幅の外側周溝２１ａが、六角形セグメント１２の全周に亘って連続するように形成されており、六角形セグメント１２の内周面から６０ｍｍ程度の間隔をおいて、２０ｍｍ程度の幅の内側周溝２１ｂが、六角形セグメント１２の全周に亘って連続するように形成されている。外側周溝２１ａ及び内側周溝２１ｂは、六角形セグメント１２の全周に亘って、相互間の距離が略一定であり、互いに平行に形成されている。外側周溝２１ａ内には、好ましくは帯状の水膨潤性シール材からなるシール材１８が、第１のシール材１８ａとして、例えば接着剤を介して全周に亘って連続して取り付けられており、内側周溝２１ｂ内には、同様に、好ましくは帯状の水膨潤性シール材からなるシール材１８が、第２のシール材１８ｂとして、例えば接着剤を介して全周に亘って連続して取り付けられている。第１及び第２のシール材１８ａ，１８ｂは、切羽側接合面１３、坑口側接合面１４、切羽側斜め接合面１５及び坑口側斜め接合面１６に、各々、六角形セグメント１２の全周に亘って連続するように設けられている。

更に本実施形態における六角形セグメント１２は、周方向Ｙの両側に位置する一対の坑口側斜め接合面１６のそれぞれに、図１（ｄ）及び図３（ａ）（ｃ）に示すように、外側周溝２１ａ及び内側周溝２１ｂと両端が連通する縦溝２１ｃを備えている。縦溝２１ｃは、例えば２０ｍｍ程度の幅を有しており、六角形セグメント１２の厚み方向に沿って延びている。詳細には、縦溝２１ｃは、外周面２０側の一端が外側周溝２１ａと連通し、他端が内側周溝２１ｂと連通している。坑口側斜め接合面１６をその法線方向から視たときに、外側周溝２１ａ、内側周溝２１ｂ及び縦溝２１ｃは、Ｈ字状をなすように連結されている（図３（ａ）参照）。

縦溝２１ｃ内には、好ましくは帯状の水膨潤性シール材からなるシール材１８が、第３のシール材１８ｃとして、例えば接着剤を介して取り付けられている。第３のシール材１８ｃは、第１のシール１８ａ及び第２のシール材１８ｂと連結されている。詳細には、第３のシール材１８ｃは、外周面２０側の一端１８ｄが第１のシール１８ａと接触し、内面側の他端１８ｅが第２のシール材１８ｂと接触している。第３のシール材１８ｃと第１のシール１８ａとの接触及び第３のシール材１８ｃと第２のシール材１８ｂとの接触は、第１～第３のシール材１８ａ～１８ｃを取り付ける時点で接触していることが好ましい。ただし、第１～第３のシール材１８ａ～１８ｃを取り付けた時点で、シール材間に多少の隙間が存在していたとしても、他の六角形セグメントと接合した時点、更には、トンネル覆工体を形成させた後にシール材１８が水と接触して膨潤した時点で接触するものであっても良い。第３のシール材１８ｃは、対向配置される別の六角形セグメントの切羽側斜め接合面のシール材がない部分、特に平坦な部分に十分に接触させ、セグメントどうしの接合部に優れた止水性能を得る観点から、少なくとも水と接触したときに縦溝２１ｃ内から突出する厚みを有することが好ましく、取り付けた時点においても縦溝２１ｃから突出する厚みを有することがより好ましい。

本実施形態における六角形セグメント１２においては、外側周溝２１ａ及び内側周溝２１ｂと連通する縦溝２１ｃは、一対の坑口側斜め接合面１６のみに設けられ、切羽側接合面１３、切羽側斜め接合面１５及び坑口側接合面１４には設けられていない。
上述した構成の六角形セグメント１２は、その複数を、トンネルの軸方向（掘進方向）Ｘ及び周方向Ｙに連設して組み付けることによって、シールドトンネルの覆工体１１（図２参照）を形成させることができる。

複数の六角形セグメント１２を、トンネルの軸方向（掘進方向）Ｘ及び周方向Ｙに連設して、ハニカム状に組み付けることによって、シールドトンネルの内周面を覆う覆工体１１を形成するには、例えば図４（ａ）～（ｃ）に示すように、トンネルの掘進方向Ｘの後方側に先行して組み付けられた六角形セグメント１２の切羽側接合面１３及び切羽側斜め接合面１５に、トンネルの掘進方向Ｘの前方側に後続して組み付けられる六角形セグメント１２の坑口側接合面１４及び坑口側斜め接合面１６を各々重ね合わせつつ、各々の六角形セグメント１２における、トンネルの掘進方向Ｘの前方側の半分の部分である等脚台形状部分を、交互に突出させながら、複数の六角形セグメント１２を、トンネルの軸方向Ｘ及び周方向Ｙにハニカム状に配置して順次組み付けてゆく。

また、複数の六角形セグメント１２を、トンネルの軸方向Ｘ及び周方向Ｙに順次組み付けてゆく際に、先行して組み付けられた六角形セグメント１２における、交互に突出する、前記等脚台形状部分における先端の切羽側接合面１３に、シールドジャッキ２６を押し当てて、反力を取りつつシールド掘進機を掘進させながら、これと並行して、シールドジャッキ２６を押し当てた隣接する等脚台形状部分の間の領域において、後続する六角形セグメント１２を組み付ける作業を行うことが可能となっている。

すなわち、切羽側接合面１３にシールドジャッキ２６を押し当てた隣接する等脚台形状部分の間の領域において、図４（ａ）に示すように、当該間の領域のシールドジャッキ２６を収縮した状態として、当該間の領域の等脚台形状の間隔部分に、後続して組み付けられる六角形セグメント１２の後側半分の等脚台形状部分を差し込むようにして、これの坑口側接合面１４及び坑口側斜め接合面１６を、先行して組み付けられた六角形セグメント１２の切羽側接合面１３及び切羽側斜め接合面１５に、各々密着させる（図４（ｂ）参照）。しかる後に、隣接する等脚台形状部分の間の領域に配置された、例えば３本のシールドジャッキ２６のうち、中央の１本のシールドジャッキ２６を伸長させて、後続する六角形セグメント１２を先行して組み付けられた六角形セグメント１２に押し付けた状態で、図４（ｃ）に示すように、連通した後続する六角形セグメント１２の斜ボルト挿通孔２３及び先行して設置された六角形セグメント１２の雌ネジ孔１５ａに、連結用ボルト部材２４を挿通して締着させることにより、これらの六角形セグメント１２を一体として連結する。

これらの作業を、周方向に複数形成された、隣接する突出した等脚台形状部分の間の各々の領域において行うと共に、このようにして新たに設置された六角形セグメント１２を、先行して組み付けられた既存の六角形セグメント１２として、これらの切羽側接合面１３にシールドジャッキ２６を押し当てて反力を取りつつシールド掘進機を掘進させながら、これと並行して、シールドジャッキ２６を押し当てたこれらの六角形セグメント１２の間の領域において、更に後続する六角形セグメントを組み付ける作業を繰り返してゆくことによって、トンネルの軸方向Ｘ及び周方向Ｙにハニカム状に配置された複数の六角形セグメント１２による、好ましくは雨水を一時的に貯留する貯留地用のシールドトンネルの内周面を覆う覆工体１１を、容易に形成することが可能になる。

本実施形態に係る六角形セグメント１２には、例えば特許第３２５３８７０号公報に記載の亀甲型セグメント（六角形セグメント）と同様に、切羽側接合面１３の両側の側部領域から各々坑口側斜め接合面１６の中央部に向けて、切羽側斜め接合面１５と平行に延設して貫通する、斜ボルト挿通孔２３が設けられている。各々の斜ボルト挿通孔２３の切羽側接合面１３側の端部には、連結用ボルト部材２４（図４（ｃ）参照）の頭部を締着させる締着凹部２３ａが、開口面を切羽側接合面１３に開口させて形成されている。切羽側接合面１３における各々の締着凹部２３ａよりも切羽側斜め接合面１５側の部分には、位置決め用の凹部１３ａが設けられている。これらの位置決め用の凹部１３ａには、トンネルの掘進方向Ｘに後続して設置される六角形セグメント１２の坑口側接合面１４に設けられた一対の位置決め用の凸部１４ａが、嵌め込まれるようにして装着される。これによって、後続して設置される六角形セグメント１２の坑口側接合面１４の全体が、先行して設置された六角形セグメント１２の切羽側接合面１３の全体に、精度良く重ね合わされるように、トンネルの掘進方向Ｘに隣接する六角形セグメント１２を、位置決めできるようになっている。すなわち、各々の六角形セグメント１２の坑口側接合面１４には、これの両側の側部領域に、位置決め用の凸部１４ａが各々設けられている。

また、各々の六角形セグメント１２の一対の切羽側斜め接合面１５には、これらの中央部に、雌ネジ孔１５ａが、例えば雌ネジアンカーを埋込むことによって設けられている。雌ネジ孔１５ａは、先行して設置された六角形セグメント１２の切羽側斜め接合面１５に、後続して設置される六角形セグメント１２の坑口側斜め接合面１６が重ね合わされた際に、後続する六角形セグメント１２に設けられた斜ボルト挿通孔２３の、締着凹部２３ａとは反対側の端部と直線状に連通するようになっている。これによって、連通した斜ボルト挿通孔２３及び雌ネジ孔１５ａに、連結用ボルト部材２４を挿通して締着させることにより、ハニカム状に配置された各々の隣接する六角形セグメント１２を、強固に一体として連結することが可能になる（図４（ｃ）参照）。

本実施形態の六角形セグメント１２においては、例えば特許第３２５３８７０号公報に記載の亀甲型セグメント（六角形セグメント）と同様に、切羽側斜め接合面１５及び坑口側斜め接合面１６に、位置決め用のガイド凸部２５ａ及びガイド凹部２５ｂが各々設けられている。これらの位置決め用のガイド凸部２５ａ及びガイド凹部２５ｂは、先行して設置された六角形セグメント１２に後続して、次の六角形セグメント１２を設置する際に、先行して設置された六角形セグメント１２による、周方向Ｙに隣接して掘進方向Ｘ前方側に突出する等脚台形状部分の間の、等脚台形状の間隔部分に（図４（ａ）参照）、後続する六角形セグメント１２が配置されるように案内して、精度良く位置決めできるようにすると共に、組み付けられた六角形セグメント１２に位置ずれが生じるのを、防止できるようにする機能を備えている。

また本実施形態の六角形セグメント１２には、これらの六角形セグメント１２を組み付け用のエレクター装置（図示せず。）によって把持できるようにする把持孔２６ａが、例えば内側面の中央部分に設けられていると共に、六角形セグメント１２を吊り上げ可能とする吊上げ用インサート金具２７が、例えば坑口側接合面１４の両側の側部領域に配置されて、一対設けられている。

上述した構成の複数の六角形セグメント１２を、例えば、上述した方法により、トンネルの軸方向Ｘ及び周方向Ｙに連設して組み付けることによってシールドトンネルの覆工体１１を形成することにより、当該覆工体１１における個々の六角形セグメントの周囲には、本発明の一実施形態に係る六角形セグメントの接合構造が形成される。
本発明の一実施形態に係る六角形セグメントの接合構造は、一の六角形セグメントとその周囲に配される他の六角形セグメントとの間に形成される、六角形セグメントの接合構造である。本実施形態の六角形セグメントの接合構造について、覆工体１１を形成する複数の六角形セグメントのうち、図５中の符号１２Ａを付した六角形セグメントを一の六角形セグメント１２Ａとして説明すると、当該一の六角形セグメント１２Ａは、図５に示すように、その周囲に、一対の坑口側斜め継手部１０Ａ、一対の切羽側斜め継手部１０Ｂ、切羽側継手部１０Ｃ及び坑口側継手部１０Ｄを有している。

一対の坑口側斜め継手部１０Ａのそれぞれにおいては、前記一の六角形セグメント１２Ａの坑口側斜め接合面１６と、それに先行して設置された他の六角形セグメント１２Ｂの切羽側斜め接合面１５とが相対向している。一対の切羽側斜め継手部１０Ｂのそれぞれにおいては、前記一の六角形セグメント１２Ａの切羽側斜め接合面１５と、トンネルの掘進方向Ｘに後続して設置された他の六角形セグメント１２Ｃの坑口側斜め接合面１６とが相対向している。切羽側継手部１０Ｃにおいては、一の六角形セグメント１２Ａの切羽側接合面１３と、後続して設置された他の六角形セグメント１２Ｄの坑口側接合面１４とが相対向している。坑口側継手部１０Ｄにおいては、一の六角形セグメント１２Ａの坑口側接合面１４と、それに先行して設置された他の六角形セグメント１２Ｅの切羽側接合面１３とが相対向している。

そして、前記の坑口側斜め継手部１０Ａ、切羽側斜め継手部１０Ｂ、切羽側継手部１０Ｃ及び坑口側継手部１０Ｄの各継手部には、図６（ａ）に示すように、隣接する六角形セグメント１２の外側周溝２１ａ内に配した第１のシール材１８ａ，１８ａどうしが対向した外側止水部Ｐ１、及び隣接する六角形セグメント１２の内側溝内１８ｂ内に配した第２のシール材１８ｂ，１８ｂどうしが対向した内側止水部Ｐ２が形成されている。また坑口側斜め継手部１０Ａ及び切羽側斜め継手部１０Ｂには、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、外側止水部Ｐ１及び前記内側止水部Ｐ２に加えて更に、相隣接する一方の六角形セグメント１２の縦溝２１ｃ内に配された第３のシール材１８ｃと他方の六角形セグメント１２の切羽側斜め接合面１５における平坦面１９とが対向した縦方向止水部Ｐ３が形成されている。より詳細には、縦方向止水部Ｐ３のうち、坑口側斜め継手部１０Ａに形成された縦方向止水部Ｐ３においては、前記一の六角形セグメント１２Ａの坑口側斜め接合面１６に形成された縦溝２１ｃ内の第３のシール材１８ｃと、その六角形セグメント１２Ａに先行して設置された他の六角形セグメント１２Ｂの切羽側斜め接合面１５に存する平坦面１９とが相対向しており〔図６（ｂ）参照〕、切羽側斜め継手部１０Ｂの縦方向止水部Ｐ３においては、前記一の六角形セグメント１２Ａの切羽側斜め接合面１５に存する平坦面１９と、それに後続して設置された他の六角形セグメント１２Ｃの坑口側斜め接合面１６に形成された縦溝２１ｃ内の第３のシール材１８ｃとが相対向している〔図６（ｃ）参照〕。

外側止水部Ｐ１に存する第１のシール材１８ａ，１８ａ、内側止水部Ｐ２に存する第２のシール材１８ｂ，１８ｂ、及び縦方向止水部Ｐ３に存する第３のシール材１８ｃは、隣り合う六角形セグメント１２どうし間に圧縮された状態、又はそれぞれを挟む部材どうし間を、塞いだ状態若しくは水で膨潤したときに塞ぐことが可能な状態に配されており、外側止水部Ｐ１と内側止水部Ｐ２との間の隙間を流れる水の流れを、縦方向止水部Ｐ３において遮断することが可能になされている。

本発明の一実施形態に係る六角形セグメントを用いて形成したシールドトンネルの覆工体１１、及び本発明の一実施形態に係る六角形セグメントの接合構造によれば、例えば、シール材の劣化や損傷、トンネルの内側又は外側の水圧の上昇等の各種の要因により、図５に示す六角形セグメント１２Ａとその周囲に位置する六角形セグメント１２Ｂ～１２Ｅとの間の何れかの継手部において、外側止水部Ｐ１と内側止水部Ｐ２との間に、トンネルの外側又は内側から水が浸入した場合であっても、六角形セグメント１２Ａの周囲に存在する坑口側斜め継手部１０Ａ及び切羽側斜め継手部１０Ｂのそれぞれに前記の縦方向止水部Ｐ３が形成されているため、浸入した水が、外側止水部Ｐ１と内側止水部Ｐ２との間を通って移動可能な範囲が、図５に示す範囲Ｒ１，範囲Ｒ２、範囲Ｒ３又は範囲Ｒ４といった狭い範囲に制限される。このようにして、外側止水部Ｐ１と内側止水部Ｐ２との間に浸入した水が、セグメントどうし間の隙間を伝って、トンネルの軸方向Ｘや周方向Ｙの広い範囲に拡大することを効果的に防止することができるといった不都合が生じることを効果的に防止することができる。

本実施形態の六角形セグメント１２は、切羽側斜め接合面１５の長手方向における雌ネジ孔１５ａの開口とガイド凸部２５ａとの間に、坑口側斜め接合面１６の縦溝２１ｃ内に配した第３のシール材１８ｃの幅より広い幅の、シール材が配されていない平坦面１９を有しており、その平坦面１９に、後続して設置される同一構成の六角形セグメント１２の第３のシール材１８ｃが当接するようになされている。このように、切羽側斜め接合面１５に、第３のシール材１８ｃの幅より広い幅の平坦面１９を有することによって、第３のシール材１８ｃと、第３のシール材１８ｃを有しない切羽側斜め接合面との間に、止水性能に優れた縦方向止水部Ｐ３を一層確実に形成することができる。前記の平坦面１９は、切羽側斜め接合面１５における凸部や凹部、孔等が形成されていない連続平面の一部であることが好ましく、切羽側斜め接合面１５の長手方向において、雌ネジ孔１５ａの開口とガイド凸部２５ａとの間、又は雌ネジ孔１５ａの開口とガイド凹部２５ｂとの間に形成されていることが更に好ましい。

また覆工体１１の形成に六角形セグメント１２を用いる場合、特許文献４に記載の六角形セグメントのように、切羽側斜め接合面１５や切羽側接合面１３に、六角形セグメント厚み方向に沿うシール材が配されていると、先行して設置された六角形セグメント１２における、掘進方向Ｘに突出する等脚台形状部分どうし間に、後続して設置される六角形セグメント１２の坑口側の等脚台形状部分を嵌め込む際や、嵌め込んだ後に、後続して設置される連結用ボルト部材２４による締着作業を行う際などに、後続する六角形セグメントやその定位置への搬送手段、連結用ボルト部材やその締結用の工具等が接触して、当該シール材の止水機能や、当該シール材により達成していた止水性能が損なわれる恐れがある。これに対して、本発明に係る六角形セグメントによれば、斜め接合面１６に設けた第３のシール材１８ｃにより各六角形セグメントの周囲に優れた止水性能が得られる一方、切羽側斜め接合面１５や切羽側接合面１３に、第１のシール材１８ａと第２のシール材１８ｂとを連結する第３のシール材１８ｃを有しないので、斯かる不都合が生じにくい。このように、本実施形態に係る六角形セグメント１２、それを用いて形成した覆工体１１及び六角形セグメントの接合構造によれば、縦溝内に配したシール材の止水機能が損なわれにくく、六角形セグメントの周囲に優れた止水性能が得られる。更に、特許文献４に記載の六角形セグメントに比して、縦溝を形成する箇所を大幅に減らすことができるため、縦溝を形成するための加工や縦溝内にシール材を配置する作業の負担を軽減でき、例えば、製造工程の簡略化や製造コストの削減を図ることも可能となる。

本発明に係る六角形セグメント１２は、坑口側斜め接合面１６に設けた第３のシール材１８ｃと同様の第３のシール材が、すなわち、隣り合う六角形セグメントの接合面における平坦面と当接して縦方向止水部を形成する第３のシール材が、坑口側接合面１４にも設けられていても良いが、上述した図１等に示す六角形セグメント１２のように、斯かる第３のシール材１８ｃ及びそれが配される縦溝２１ｃは、坑口側接合面１４には配されていないことが、縦溝の形成箇所の削減、及びそれによる加工負担や製造コストの削減等の観点から一層好ましい。

また本発明の六角形セグメントを用いてシールドトンネルの覆工体１１を形成する際、及び本発明の一実施形態に係る六角形セグメントの接合構造においては、斜ボルト挿通孔を介した液の拡散を防止する手段を講じることが好ましい。例えば、斜ボルト挿通孔に連結用ボルト部材２４の挿入する際に、斜ボルト挿通孔と連結用ボルト部材２４との間に硬化性のシール材を注入したり、ボルトの周囲に固形のシール材を配してナットを緊結したり、連結用ボルト部材２４の軸方向の一部における周囲に水膨潤性のシール材を取り付けたりすることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、個々の六角形セグメントの坑口側斜め接合面に、第３のシール材が配される縦溝２１ｃが一つのみ設けられていたが、２以上設けられていても良い。例えば、坑口側斜め接合面１６に開口する斜ボルト挿通孔２３の出口側開口とガイド凸部２５ａとの間、及び斜ボルト挿通孔２３の出口側開口とガイド凹部２５ｂとの間にそれぞれ一つずつ形成されていても良い。

また、本発明の六角形セグメント又は六角形セグメントの接合構造は、六角形セグメントにより形成するシールドトンネルの覆工体１１の全部に用いても良いし、一部のみに用いても良い。例えば、トンネルの鉛直方向の上半部又は下半部のみに用いても良いし、トンネルの軸方向Ｘに、本発明に係る六角形セグメント又は六角形セグメントの接合構造を用いた部分と、従来の六角形セグメントを用いた部分とを形成しても良い。本発明に係る六角形セグメントの接合構造は、トンネルの軸方向及び周方向に連続する複数の六角形セグメントを前記一の六角形セグメントとして成立することが好ましく、また一つ六角形セグメントを、前記一の六角形セグメント１２Ａと考えた場合に加えて、その六角形セグメント１２Ａを囲む合計６個の六角形セグメント１２Ｂ～１２Ｄをそれぞれ前記一の六角形セグメント１２Ａと考えたときにも、一の六角形セグメントとそれを囲む他の六角形セグメントとの関係が成立することが好ましい。

１０Ａ 坑口側斜め継手部
１０Ｂ 切羽側斜め継手部
１０Ｃ 切羽側継手部
１０Ｄ 坑口側継手部
Ｐ１ 外側止水部
Ｐ２ 内側止水部
Ｐ３ 縦方向止水部
１１ 覆工体
１２ 六角形セグメント
１２Ａ 六角形セグメント（一の六角形セグメント）
１２Ｂ～１２Ｅ 六角形セグメント（他の六角形セグメント）
１３ 切羽側接合面
１４ 坑口側接合面
１５ 切羽側斜め接合面
１９ 平坦面
１６ 坑口側斜め接合面
１７ Ｖ字状周方向接合面
１８ａ 第１のシール材
１８ｂ 第２のシール材
１８ｃ 第３のシール材
２０ 外周面
２１ａ 外側周溝
２１ｂ 内側周溝
２１ｃ 縦溝
２３ 斜ボルト挿通孔
２４ 連結用ボルト部材
２６ シールドジャッキ

Claims (3)

1. 互いに平行に配置された切羽側接合面及び坑口側接合面と、これらの接合面の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面及び坑口側斜め接合面からなる一対のＶ字状周方向接合面とを備え、トンネルの軸方向及び周方向に連設して組み付けることによってシールドトンネルの覆工体を形成させる六角形セグメントであって、
   第１のシール材が内部に配置される外側周溝と第２のシール材が内部に配置される内側周溝とが、六角形セグメントの厚み方向の相互に離間した位置に、それぞれ六角形セグメントの平面視における全周に亘って設けられており、且つ前記外側周溝及び前記内側周溝と連通し、内部に、第１及び第２のシール材と連結される第３のシール材が配置される縦溝が設けられており、
   前記縦溝は、前記坑口側斜め接合面に設けられ、前記切羽側接合面、前記切羽側斜め接合面及び前記坑口側接合面には設けられておらず、
   前記切羽側斜め接合面に、前記坑口側斜め接合面の前記縦溝に配される第３のシール材の幅よりも広い幅の平坦面を有し、該平坦面に、後続して設置される同一構成の六角形セグメントの第３のシール材が当接するようになされている、六角形セグメント。
2. 前記切羽側接合面の両側の側部領域から各々前記坑口側斜め接合面に向けて、前記切羽側斜め接合面と平行に延設して貫通する斜ボルト挿通孔が設けられており、前記縦溝が、前記坑口側斜め接合面それぞれにおける、前記斜ボルト挿通孔の開口の位置より前記坑口側接合面側の位置に形成されている、請求項１に記載の六角形セグメント。
3. 互いに平行に配置された切羽側接合面及び坑口側接合面と、これらの接合面の両側の端部を各々連結するようにしてＶ字形状に配置された、切羽側斜め接合面及び坑口側斜め接合面からなる一対のＶ字状周方向接合面とを備えた六角形セグメントを、トンネルの軸方向及び周方向に連設して組み付けて構成されるシールドトンネルの覆工体における、一の六角形セグメントとその周囲に配される他の六角形セグメントとの間に形成される、六角形セグメントの接合構造であって、
   前記一の六角形セグメント及び前記他の六角形セグメントは、それぞれ、請求項１又は２に記載の六角形セグメントであり、前記一の六角形セグメントの周囲に、該一の六角形セグメントの前記坑口側斜め接合面と前記他の六角形セグメントの前記切羽側斜め接合面とが相対向した坑口側斜め継手部と、該一の六角形セグメントの前記切羽側斜め接合面と前記他の六角形セグメントの前記坑口側斜め接合面とが相対向した切羽側斜め継手部と、該一の六角形セグメントの前記切羽側接合面と前記他の六角形セグメントの前記坑口側接合面とが相対向した切羽側継手部と、該一の六角形セグメントの前記坑口側接合面と前記他の六角形セグメントの前記切羽側接合面とが相対向した坑口側継手部とを有しており、
   前記坑口側斜め継手部、前記切羽側斜め継手部、前記切羽側継手部及び前記坑口側継手部に、前記外側周溝内に配した第１のシール材どうしが対向した外側止水部、及び前記内側周溝内に配した第２のシール材どうしが対向した内側止水部を有し、
   前記坑口側斜め継手部及び前記切羽側斜め継手部に、前記外側止水部及び前記内側止水部に加えて、前記縦溝内に配した第３のシール材と前記切羽側斜め接合面に存する平坦面とが相対向した縦方向止水部を有する、六角形セグメントの接合構造。

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