JPH05248182A

JPH05248182A - 合成セグメント

Info

Publication number: JPH05248182A
Application number: JP4050499A
Authority: JP
Inventors: Yukio Abe; 幸夫阿部; Yasutomo Yanagimoto; 泰伴柳本; Yozo Yui; 洋三由井; Masayoshi Iwahashi; 正佳岩橋; Koichi Motomura; 孝一本村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-03-09
Filing date: 1992-03-09
Publication date: 1993-09-24

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼板とコンクリートの一体化に優れ、かつ製
作性が良く、シール溝も安価に設置できる等、経済性に
も優れ、さらに寸法精度も良好な合成セグメントを提供
する。【構成】鋼とコンクリートの合成セグメントであり、
トンネル地山側の鋼板２とトンネル内空側の鋼板３との
間にコンクリート部を設ける。両鋼板２，３の対向面に
は予めセグメントの曲率に対応する曲率を有するリブ状
の補強用鋼材４，５をセグメントリング周方向に設けて
おき、コンクリート内に埋め込む。補強用鋼材４，５の
両端部はセグメント間継手ボックス７と連結する。補強
用鋼材４，５や、トンネル地山側及び内空側の鋼板２，
３には、必要に応じ、スタッドジベル等の突起を設け、
コンクリートとの剥離、ずれを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシールド工法等に使用さ
れるトンネル覆工用合成セグメントに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法によってトンネルを構築す
る場合、通常、覆工材（セグメント）を用いることにな
るが、その種類には使用材料から分類して、鋼製セグメ
ント（図８参照）、鉄筋コンクリート製セグメント（図
９参照）、鋼材とコンクリートを組み合わせた合成セグ
メントがある。

【０００３】鋼製セグメントは比較的軽量で施工性が良
く、品質も安定しているが、変形しやすい。

【０００４】鉄筋コンクリート製セグメントは耐久性、
耐圧縮性に優れているが、比較的重量が大きく、また破
損しやすいため、運搬及び施工時の取り扱いに注意を要
する。

【０００５】合成セグメントはその構造において、様々
な種類が考えられるが、主なものとして、トンネル地山
側もしくは内空側に鋼板を有するタイプ、さらに地山
側、内空側両面とも鋼板を有するサンドイッチタイプ
（例えば特開平３−５９３００号公報参照）が挙げら
れ、何れのタイプも鋼殻部の製作、寸法精度の面等を考
慮し、トンネルリング周方向側面にも鋼板を配置する場
合が多い。また、６面全てを鋼板で覆ったタイプもある
（特開昭６１−２８６４９７号公報、特開平２−１７６
０９８号公報参照）。

【０００６】合成セグメントは鋼材とコンクリートの各
々の材料特性を有効に発揮することにより、強度、剛性
の面で優れ、厚さも薄くできるが、鋼材とコンクリート
の合成化が難しく、また鋼殻部製作時のコスト、寸法精
度の面で問題が生じる場合が多い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】都市部にシールドトン
ネルを建設する場合、最近は大深度、大断面の高応力状
況下に設置される傾向にある。また、都市内の錯綜する
地下構造物を避けるため、急曲線施工になりやすく、大
きな偏心力がジャッキ推力によりセグメントに作用する
場合も多くなってきている。このような場合、セグメン
ト本体には大きな断面力に耐え得る、高強度、高剛性が
要求される。

【０００８】また、大深度を始め、海底下、河川下など
高水圧が作用する状況下にトンネルを構築するケースも
最近増えてきており、このような場合、セグメントには
本体の断面性能の他に高い止水性も要求される。

【０００９】これらの条件下に合成セグメントを適用す
る際、正負の曲げに対し優れた断面性能を得るために
は、少なくともトンネルの地山側と内空側の２面に鋼板
を有した構造が望ましい。しかし、この場合、土水圧等
の外力並びにジャッキ推力等の施工時荷重に対し、鋼板
とコンクリートの間に剥離が生じやすく、このため如何
に鋼板とコンクリートが一体として合成挙動するような
構造とするかが問題となるところである。

【００１０】また、強度部材の他、製作面、寸法精度の
面から地山側及び内空側鋼板の曲率保持用として、セグ
メントのリング周方向側面にも鋼板を配置する場合が多
いが、セグメントの厚さが大きくなると、この側面鋼板
を従来のように平鋼板の曲げ加工によっては製作でき
ず、切り板加工となるため、大きなコストアップ要因と
なる。

【００１１】一方、止水性の面からシール溝の設置が不
可欠となるが、この側面鋼板にシール溝加工を施す場合
も、セグメントの厚さが大きくなる場合には、切り板
後、切削加工またはプレス加工によって溝を形成しなく
てはならない。この場合、切削加工に関しては多大な工
数を必要とするため、量産化には不向きであり、またプ
レス加工に関しても大がかりな設備を必要とする等、側
面鋼板切り板加工費に加え、さらに大きなコストアップ
を招く。

【００１２】本発明は、上記問題点の解決を目的とした
ものであり、鋼板とコンクリートの一体化に優れ、かつ
製作性が良く、シール溝も安価に設置できる等、経済性
にも優れ、さらに寸法精度も良好な合成セグメントを提
供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の合成セグメント
は、トンネル地山側と内空側の２面に鋼板を用い、前記
両鋼板間にコンクリートを形成したサンドイッチタイプ
の鋼コンクリート合成セグメントにおいて、トンネル周
方向に沿って、地山側と内空側の両鋼板の対向面に各々
の鋼板の曲率に応じた所定の曲率を有するリブ状の補強
用鋼材を立設し、該補強用鋼材を両鋼板間のコンクリー
ト内に埋め込んであることを特徴とするものである。

【００１４】上述のように、本発明の合成セグメント
は、トンネルの地山側と内空側の２面に鋼板を有し、こ
れら両鋼板間にコンクリートを形成したもので、両鋼板
がコンクリートの最外縁に位置することから、鋼板が引
張力（曲げ力）に対して、コンクリートが圧縮力に対し
て、それぞれ有効に働き、両者の材料特性を効果的に発
揮させることにより、優れた断面性能が得られる。

【００１５】また、両鋼板の各々周方向に配置された補
強用鋼材が、両鋼板の変形を抑えることにより、両鋼板
とコンクリートとの剥離、ずれを防止でき、鋼板とコン
クリートの一体化に優れた構造が得られる他、この補強
用鋼材が地山側と内空側の両鋼板を所定の曲率に保つガ
イドの役割を果たすため、鋼殻部の製作性が良好にな
り、また寸法精度の高いものが得られる。

【００１６】さらに、この補強用鋼材はコンクリートに
埋め込まれているため、止水のためのシール溝も、一般
の鉄筋コンクリートセグメントと同様、コンクリートの
型枠により容易に、また安価に形成できる。

【００１７】補強用鋼材は、地山側と内空側の両鋼板を
連結するような形状ではなく、両鋼板それぞれに配置さ
れ、互いに離れている形状となっているため、コンクリ
ートの充填性の面で大きな障害にはならない。また、セ
グメントが厚くなる場合も、補強用鋼材自体は従来の側
面鋼板のようにセグメントの厚さに相当する幅広のもの
を必要としないため、平鋼板の安価な曲げ加工で十分対
応できることから、セグメントが大型化しても経済的な
ものが得られる。なお、補強用鋼材は必ずしも平鋼板に
限らず、例えば先端が折曲したＬ字状断面のものや、あ
るいは所定の曲率に曲げた角パイプ状のもの等でも良
い。

【００１８】また、前記補強用鋼材に孔を開けて鉄筋を
通したり、スタッドを溶植する等、ジベル機能を付加す
ることによって、地山側及び内空側鋼板の一層の剥離防
止、ずれ止め効果が得られ、合成化に優れた構造が得ら
れる。

【００１９】さらに、トンネルの地山側と内空側の鋼板
のコンクリート側にスタッド等のジベルを溶植したり、
縞状の突起を有する突起付鋼板を用いる等、鋼板に突起
を付加することによって、鋼板とコンクリートのより一
層の一体化が図れる。

【００２０】また、以上の構造において、セグメントに
設置される継手金具と補強用鋼材とを連結することによ
り、継手部を強固にコンクリート母体に固定することが
でき、これによって極めて強度、剛性の優れた継手を形
成できる。

【００２１】なお、本発明において、その構造上、本体
のせん断強度が問題となることが考えれらるが、その場
合には、地山側と内空側の各々に配置されている前記補
強用鋼材を鋼板または鉄筋等の鋼材で連結することによ
り容易に対処できる。

【００２２】

【実施例】次に、図示した実施例について説明する。

【００２３】図１は本発明の一般的な外観を示したもの
で、図２及び図３は本発明の一実施例における鋼材部分
を示したものである。合成セグメント１はトンネル地山
側に鋼板２をトンネル内空側に鋼板３を有し、これら両
鋼板２，３の対向面の各々周方向にリブ状の補強用鋼材
４（地山側），５（内空側）が配置され、さらに前記鋼
板２，３の所定位置にセグメント間継手ボックス７、リ
ング間継手ボックス８及び裏込め材注入孔１０が設けら
れ、コンクリート６が打設されている。なお、本発明の
合成セグメントは、図２に示すように、補強用鋼材４，
５がコンクリート６に埋め込まれた形で配置されている
ので、シール溝９が容易に設置できる。

【００２４】図４は本発明の他の実施例を示したもの
で、鋼板２，３とコンクリート６（図１参照）のより一
層の一体化を図るため、補強用鋼材４，５（４は図示せ
ず）に鉄筋貫通孔１１を形成し、鉄筋１２を通したもの
である。

【００２５】図５は本発明のさらに他の実施例を示した
もので、前記実施例と同様の目的で前記補強用鋼材４，
５（４は図示せず）にスタッドジベル１３を溶植したも
のである。

【００２６】また、図６、図７は鋼板とコンクリートの
さらにより一層の一体化を図るため、地山側鋼板２並び
に内空側鋼板３（２は図示せず）のコンクリート側にス
タッドジベル１３を溶植したり（図６参照）、鋼板２，
３（２は図示せず）に菱目状の突起１４を付加したもの
である（図７参照）。

【００２７】なお、以上全ての実施例において、継手に
必要な強度、剛性を得るためセグメント間継手ボックス
７と補強用鋼材４，５を連結することも考えられる。ま
た、同様に図２には示されていないが、リング間継手ボ
ックス８と補強用鋼材４，５を連結することも考えられ
る。

【００２８】また、図示していないが、構造上、セグメ
ント本体のせん断強度が問題となる場合には、地山側と
内空側の各々に配置されている補強用鋼材４，５を鋼板
または鉄筋等の鋼材で連結することにより、必要なせん
断強度を満足する構造が容易に得られる。

【００２９】

【発明の効果】鋼板がセグメントリングの外面側と内面側に配置さ
れたサンドイッチ構造であり、鋼板部が引張力（曲げ
力）、コンクリート部が圧縮力に効率良く対応し、優れ
た断面性能が得られることから、大深度、大断面、急曲
線施工等の高応力状況下に適する構造が得られる。

【００３０】地山側及び内空側両鋼板の周方向に各
々配置された補強用鋼材が、両鋼板を補剛することによ
り、コンクリートとの剥離、ずれを防止でき、鋼板とコ
ンクリートの一体化に優れた構造が得られる。

【００３１】鋼殻部製作の際、補強用鋼材が地山側
と内空側の両鋼板を所定の曲率に保つガイドの役割を担
うため、寸法精度の良いセグメントが得られ、また製作
性も向上する。

【００３２】補強用鋼材はコンクリートに埋め込ま
れる形で配置されているため、止水性が要求され、シー
ル溝が必要な場合にも、一般の鉄筋コンクリートセグメ
ントと同様、コンクリートの型枠により容易に、また安
価にシール溝が形成できる。

【００３３】補強用鋼材は、セグメント厚が大きく
なる場合も、幅広のものを必要としないことから、平鋼
板の安価な曲げ加工で十分対応でき、コスト面からもセ
グメントの大型化に適した構造であると言える。

【００３４】補強用鋼材にジベル等の突起を付加す
ることにより、地山側及び内空側鋼板の一層の剥離防
止、ずれ止め効果が得られ、より合成化に優れた構造が
得られる。

【００３５】セグメントの地山側及び内空側両鋼板
のコンクリートと接する面にジベル等の突起を付加する
ことにより、さらにより一層の鋼板とコンクリートの一
体化が図れる。

【００３６】補強用鋼材と、セグメントに設置され
る継手金具とを連結することにより、継手部を強固にコ
ンクリート母体に固定することができ、これによって極
めて強度、剛性の優れた継手が形成できる。

【００３７】以上の効果を総合すると、本発明の合成セ
グメントは、従来の鋼製セグメント、鉄筋コンクリート
製セグメントと比べ、強度、剛性の面で極めて優れてい
ると共に、従来の合成セグメントの問題点であった、鋼
板とコンクリートとの一体化、リング周方向側面鋼板の
加工、鋼殻部の組み立て、並びにシール溝の形成に伴う
コストアップ、鋼殻部の寸法精度等を全て解決でき、よ
って極めて高性能な構造を有していると言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の合成セグメントの一般的な外観を示す
斜視図である。

【図２】本発明の一実施例における鋼材部分の斜視図で
ある。

【図３】図２に対応する要部の構造を示す斜視図であ
る。

【図４】他の実施例における鋼材部分の斜視図である。

【図５】さらに他の実施例における鋼材部分の斜視図で
ある。

【図６】さらに他の実施例における鋼材部分の斜視図で
ある。

【図７】さらに他の実施例における鋼材部分の斜視図で
ある。

【図８】従来の鋼製セグメントの斜視図である。

【図９】従来の鉄筋コンクリート製セグメントの斜視図
である。

【符号の説明】

１…合成セグメント、２…地山側鋼板、３…内空側鋼
板、４…補強用鋼材（地山側）、５…補強用鋼材（内空
側）、６…コンクリート、７…セグメント間継手ボック
ス、８…リング間継手ボックス、９…シール溝、１０…
裏込め材注入孔、１１…鉄筋貫通孔、１２…鉄筋、１３
…スタッドジベル、１４…菱目状突起、２０…鋼製セグ
メント、２１…主桁（側面鋼板）、２２…スキンプレー
ト、２３…エンドプレート、２４…縦リブ、３０…鉄筋
コンクリート製セグメント、３１…鉄筋、３２…コンク
リート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩橋正佳東京都千代田区大手町１丁目１番３号住友金属工業株式会社内 (72)発明者本村孝一大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル地山側と内空側の２面に鋼板を
用い、前記両鋼板間にコンクリートを形成したトンネル
覆工用鋼コンクリート合成セグメントにおいて、トンネ
ル周方向に沿って、前記両鋼板の対向面に各々の鋼板の
曲率に応じた所定の曲率を有するリブ状の補強用鋼材を
立設し、該補強用鋼材を前記両鋼板間のコンクリート内
に埋め込んであることを特徴とする合成セグメント。
【請求項２】前記補強用鋼材の表面に突起を設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の合成セグメント。
【請求項３】地山側と内空側の前記両鋼板の対向面に
突起を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の
合成セグメント。
【請求項４】前記セグメントに設置される継手金具と
前記補強用鋼材とを連結したことを特徴とする請求項
１、２または３記載の合成セグメント。