JPH01154996A

JPH01154996A - 覆工用セグメント

Info

Publication number: JPH01154996A
Application number: JP62311103A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kitsuta; 橘田　敏之; Noboru Tashiro; 昇田代; Takehiko Kato; 武彦加藤; Koichi Sato; 孝一佐藤
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、トンネル、特にシールド工法を用いて掘削さ
れたトンネルの覆工に使用されるコンクリート系のセグ
メントに関する。

（従来技術）従来、シールド型トンネル掘削機て掘削されたトンネル
の一次覆工のためにプレキャストコンクリート製のセグ
メントが用いられている。例えは、トンネルか海岸近傍
、海底下等に設けられる場合、地盤に滲み込んだ海水が
、長年月の間、−次覆工を構成する前記セグメントのコ
ンクリートに生したひび割れまたは直接にコンクリート
面からその内部に浸透し、該コンクリート中の補強鉄筋
を腐食させるという問題がある。腐食した鉄筋はその膨
張によって該鉄筋の周りのコンクリートの剥落を生じさ
せ、また、鉄筋の腐食の進行と前記コンクリートの剥落
とは、個々のセク゛メントしたがって一次覆工の強度を
急速に減少させる。

（発明の目的）本発明は、前記海水の浸透領域がセグメントの表面から
４〜７ｃｍの深さ位置までの部分であることに着目し、
この領域への配筋が不要でありかつ必要とされる強度を
備えるコンクリート系セク゛メントの構造を提供するこ
とにある。

（発明の構成）本発明は、覆工用セグメントを、コンクリート成形物か
ら成るコア部と、該コア部にこれと一体に結合された、
セグメントの表裏両面を規定する繊維強化セメント成形
物から成る表層部とを有する。

（発明の作用および効果）本発明によれば、繊維状、布状等を呈する強化用繊維て
強化して成るセメントペースト、セメントモルタルまた
はコンクリートの成形物すなわち繊維強化セメント成形
物は、高い引張強度および曲げ強度を有し、この繊維強
化セメント成形物から成る前記表層部はこれと一体のコ
ンクリート成形物から成る前記コア部を補強する。前記
表層部による前記コア部の補強は、その程度を、鉄筋に
よるコンクリートの補強におけると同しに設定１−るこ
とかできる。したかって、本発明のセグメントは、油層
従来の鉄筋コンクリート製のセグメントと同様にトンネ
ルの覆工に使用することかできる。また、本発明のセフ
メン［・の表層部はその内部に補強鉄筋を有しないこと
から、本発明のセグメントが海水の浸透地盤に形成され
たトンネルの覆工に使用されるとき、前記従来のセグメ
ントにみらねた鉄筋の腐食およびこれに伴なう鉄筋周り
のコンクリートの剥落は生じない。さらに、前記！］１
維強化セメント成形物は靭性に富むことから、本発明に
係るセグメントの表面および裏面には前記従来のセグメ
ントの表裏面に比べてひび割れが生じにくく、また、ひ
び割れが生じた場合であってもその幅の拡大が著しく制
限される。さらに、前記１ｉｌ［強化セメント成形物の
強化用繊維として、例えば、非導電性のものを選択すれ
ば、トンネル内を磁気浮上により走行する車両を通ず場
合における磁気信号の擾乱を少なくすることができる。

（実施例）本発明が特徴とするところは、図示の実施例についての
以下の説明により、さらに明らかとなろう。

第１図を参照すると、本発明に係るトンネル覆工用のセ
グメント１０は全体に湾曲した板状を呈し、相対する表
裏面すなわち大径の弧状面１０ａおよび小径の弧状面ｉ
ｏｂと、相対する一対の周方向端面１０ｃ、１．Ｏｄと
、相対する一対の軸線方向端面１０ｅ、１０ｆとを有す
る。複数のセグメント１０は、例えばシールド型トンネ
ル掘削機で掘削されたトンネル（図示せず）内で、その
覆工のために、一対の周方向端面１０ｃ、１０ｄを突き
合わせて環状に組み立てられ、また、このセグメントの
組立によりリングが前記トンネルの軸線方向へ順次に形
成される。複数のセグメント１０か環状に組み立てられ
るとき、各セク゛メント１０の表裏面１０ａ、１０ｂは
共同して前記リングの前記トンネルの他山に対向する外
周面と、慈リングの内周面とをそれぞれ形成し、また、
各セグメントの相対する軸線方向端面１０ｅおよび１０
ｆは共同して前記リングの両側面をそれぞわ形成する。

各リングは、ボルトおよびナツト（図示せず）を介して
、相互に連結される。前記ボルトのための挿通用孔１２
が各面１０ｃ〜１０ｆに設けられる。

セグメント１０は、コンクリート成形物から成るコア部
１４と、セグメントの表裏両面１０ａ。

１０ｂを規定する、コア部１４と一体の表層部１６とを
含み、該表層部は繊維強化セメント成形物から成る。コ
ア部１４を構成するコンクリート成形物は無筋のコンク
リートである。他方、表層部１６を構成するセメント成
形物は、炭素繊維やガラス繊維のような無機質繊維、ポ
リビニルアルコール繊維、ポリエチレン［ｉ、ポリプロ
ピレン繊維、アラミド繊維のような有機質繊維等の強化
用繊維によって物理的強度が増大されて成る繊維強化セ
メントペースト、繊維強化セメントモルタルまたは繊維
強化コンクリートである。前記強化用繊維はチョツプド
ファイバー、織布、不織布等の形態をとり、層部分１６
ａ、１６ｂまたは前記殻は、前記チョツプドファイバー
と、セメントペースト、セメントモルタルまたはコンク
リートとの混合物で形成することかできる。あるいは、
セメントペーストまたはセメントモルタルが含浸され、
セグメントの表裏両面１０ａ、１０ｂの一方から他方に
向りて積層されかつ互いに結合された複数の不織布て形
成することがてきる。

第１図に示す例では、表層部１６は板状のコア部１４を
挟む一対の層部分１６ａ、１６ｂから成り、また、第２
図に示す例の表層部１６は層状のコア部１４を取り囲む
殻から成る。

前記物理的強度の改善により大きい引張強さ、曲げ強さ
、衝撃強さ等が付与された表層部１６はコア部１４を補
強する。表層部１６による補強の程度は各層部分１６ａ
、１６ｂまたは前記殻の厚さ寸法の大きさに依存する。

この厚さ寸法は４０〜７０ｍｍの範囲にあることが望ま
しい。

前記層部分の厚さ寸法が５０ｍｍに設定されるときの前
記表層部による前記コア部の補強の程度は、１８〜４０
ｍｍの直径を有する鉄筋がセグメントの軸線方向端面間
に１０ｃｍ間隔で配置された鉄筋コンクリート製のセグ
メントにおける前記鉄筋による前記コンクリートの補強
の程度にほぼ等しい。また、コア部１４を鉄筋コンクリ
ートで形成することかでき、これによれば、セク゛メン
ト１０の強度をさらに高めあるいは前記層部分もしくは
前記殻を小さい厚さ寸法に設定１−ることかできる。さ
らに、セグメント１０の厚さ寸法を軽減することができ
る。

コア部１４に配置される前記鉄筋を、これに代えて、繊
維強化プラスチック（ＦＲＰ）または繊維強化熱可塑性
プラスチック（ＦＲＴＰ）製の線材または棒材と、該線
材または棒材の表面に接着された炭化珪素、酸化アルミ
ニウム等の粉末とから成る補強部材とすることかてきる
。あるいは、これらの補強部材に代えて、前記強化用繊
維を用いることができる。この強化用繊維は、表層１６
に用いられる強化用繊維とはその種類、形態および量の
いずれかが異なる。コア部１４に埋め込まれる補強部材
および表層部１６の補強用繊維を非導電性の旧料とする
ときは、磁気を擾乱しないまたは該擾乱の程度を少なく
することができるセグメントか得られる。

前記したことから明らかなように、表層部１６はその内
部に補強鉄筋を有しないことから、セグメント１０には
、これを沿岸近傍、海底下等の海水浸透地盤に形成され
たトンネルの覆工に使用するとき、前記従来の鉄筋コン
クリート製セグメントにあられれた、該セグメントの表
裏面またはこれらの面のひび割れから侵入する海水によ
る鉄筋の腐食およびこれに伴なう鉄筋周りのコンクリー
トの剥落は生じない。また、前記繊維強化セメント成形
物は靭性に富むことから、セグメント１０の表面１０ａ
および裏面１０ｂには前記従来のセグメントの表裏面に
比べてひび割れが生じにくく、また、ひび割れが生じた
場合であってもその幅の拡大が著しく制限される。

本発明のセグメントは、第３図〜第５図に示すように、
一対の半割体１６Ａ、１６Ｂを形成し、これらを突き合
わせた後、両半割体が規定する空間１８にコンクリート
を打設することにより得ることができる。各半割体は、
その成形に適する内面形状を有する一対の型枠（図示せ
ず）のそれぞれに複数層の不織布を配置しかつ固定した
後、密閉された前記型枠内にセメントモルタルを注入し
て前記不織布に含浸させ、該セメントモルタルの硬化後
脱型して得られる。セメントモルタルを注大する間、荊
記型粋に振動を加えることが望ましい。一方の半割体１
６Ａの弧状面および両手割体１６Ａ、１６Ｂの側面には
孔２０．２２がそれぞれ設けられており、前記コンクリ
ートはこれらの孔２０．２２から投入される。図示の例
では、両半割体１６Ａ、１６Ｂを互いに突き合わせるの
に先立ち、前記空間１８に鉄筋籠２４が配置される。前
記コンクリートは硬化して両手割体と結合し、セグメン
トのコア部を構成する。前記コンクリートを介して互い
に結合された両半割体１６Ａ、１６Ｂは共同してセグメ
ントの表層部（殻）を構成する。また、孔２０．２２は
、例えば、これらを前記コア部の形成時に前記コンクリ
ートで満たずことにより塞ぐことかできる。

前記半割体は、前記型枠にセメントモルタルと前記チョ
ツプドファイバーとの混合物を例えば５〜１０ｍｍの厚
さに流し込み、これを真空脱水のような脱水および加圧
した後、このうえにさらに前記混合物を５〜１０ｍｍの
厚さに流し込み、これに同様に真空脱水および加圧を施
し、この処理を全体の厚さが例えば５０ｍｍとなるまて
繰り返ずことにより形成することができる。これによれ
ば、多数のチョツプドファイバーが一方向すなわちセグ
メントの周方向に引き揃えられ、こわにより、前記周方
向に関する引張強度を高めることができる。前記チョツ
プドファイバーには例えはビニロンのそれを用いること
ができ、該ファイバーの前記セメントモルタルに対する
重量比は例えば５／１００とすることができる。また、
前記鉄筋籠に代えてビニロンのチョツプドファイバーを
用いることがてき、該ファイバーの前記コンクリートに
対する重量比は例えば１／１００とすることかできる。

次に、第６図を参照すると、−の底板２６」−に該底板
と直角をなして一対の筒状部材２８．３０が配置されて
いる。一方の筒状部材２８内に、これより横断面積が小
さい他方の筒状部材３０が同軸的に配置され、これによ
り、底板２６および筒状部材２８が規定する空間か二つ
の空間３２゜３４に什切られている。Ｊ成板２６および
両筒状部材２８．３０か規定する空間３２には、セグメ
ントの表層部（殻）の形成のためのセメントモルタルと
チョツプドファイバーとの混合物が打設される。また、
底板２６および筒状部材３０が規定する空間３４にはセ
グメントのコア部の形成のためのコンクリートか打設さ
れる。前記チョツプドファイバーには例えば炭素繊維の
それを用いることがてき、該ファイバーの前記セメント
モルタルに対する容積比は例えば３／１００とすること
ができる。前記混合物および前記コンクリートの打設の
間にまたは打設の終Ｙ後、筒状部材３０を除去する。そ
の後、底板２６および筒状部材２８を、これらの一体性
を維持しながら、振動させることか望ましい。これによ
れば、前記混合物および前記コンクリートがこれらの境
界て混り合い、硬化し、互いに強固に結合する。

さらに、第７図および第８図に示すように、セグメント
は、そのコア部１４を形成した後、該コア部の周りに表
層部ずなわち殻１６を形成することによっても得られる
。図示のコア部１４は、コンクリート製の本体部分１４
ａと該本体部分に埋め込まわかつ該本体部分の一対の湾
曲面および二対の側面のそれぞれから突出する連結部材
１４ｂとから成る。これらの連結部材１４ｂは、前記し
た補強部材と同様、前記ＦＲＰ製の棒祠と該棒材に接着
された前記粉末とから成る。コア部１４は、−の湾曲面
と該湾曲面に連なる四つの側面とを有する分解可能の型
枠（図示せず）にコンクリートを打設しかつ該型枠に設
けられ、該型枠の各面に開［１する孔に連結部材１４ｂ
を差し込み、さらに、他の連結部材１４ｂを前記型枠の
開放部に支持し、前記コンクリ−１・の硬化後、前記型
枠を分解することにより得られる。殻１６の形成に際し
ては、前記コア部の型枠より大きい、−の湾曲面と該湾
曲面に連なる四つの側面とを有する型枠（図示せず）に
コア部１４を該型枠の内面から間隔をおいて配置する。

このような配置のために、コア部１４と前記型枠との間
に形成される殻１６と同じ材質の複数のスペーサ３６を
配置する。その後、前記型枠内に、前記ヂョップトファ
イバーとコンクリ−１・どの混合物を投入し、該混合物
、でコア部１４の周囲を覆う。前記混合物が硬化すると
、第８図に示すように、コア部１４に一体に接合する殻
１６が成形される。また、前記連結部月１４　ｂはコア
部の本体部分１４ａおよび表層部１６の双方に埋め込ま
れ、両者をさらに強固に連結する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセグメントの一部を示す斜視図、
第２図は他の例のセグメントの第１図に示すと同様の斜
視図、第３図はセグメントの表層部の斜視図、第４図お
よび第５図は第３図の線４−４および５−５に沿って得
た断面図、第６図はセク′メントの型枠の左半部の横断
面図、第７図は他の例のセグメントの一部切欠き斜視図
、第８図は第１図に示すと同様の第７図に示すセグメン
トの斜視図である。１０、覆工用セグメント、１４：コア部、１６・表層部
。代理人　弁理士　松　永　宣　行第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）覆工用セグメントであって、コンクリート成形物
から成るコア部と、該コア部と一体の表層部であって前
記覆工用セグメントの表裏両面を規定する繊維強化セメ
ント成形物から成る表層部とを含む、覆工用セグメント
。
（２）前記表層部は前記コア部を挟む一対の層部分から
成る、特許請求の範囲第（１）項に記載の覆工用セグメ
ント。
（３）前記表層部は前記コア部を取り囲む殻である、特
許請求の範囲第（１）項に記載の覆工用セグメント。
（４）前記繊維強化セメント成形物は、前記表裏両面の
一方から他方に向けて積層されかつ相互結合された複数
のセメントペースト含浸の強化用不織布から成る、特許
請求の範囲第（１）項に記載の覆工用セグメント。
（５）前記繊維強化セメント成形物は、前記表裏両面の
一方から他方に向けて積層されかつ相互結合された複数
のセメントモルタル含浸の強化用不織布から成る、特許
請求の範囲第（１）項に記載の覆工用セグメント。
（６）前記繊維強化セメント成形物は強化用チョップド
ファイバーとコンクリートとの混合物から成る、特許請
求の範囲第（１）項に記載の覆工用セグメント。
（７）前記コア部はその内部にコンクリート補強部材を
含む、特許請求の範囲第（１）項に記載の覆工用セグメ
ント。