JPH0527200U - 鋼製４本主桁セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールドトンネル構築の場合に用いられる一
次覆工用のセグメントに関するもので、セグメントの高
さを小とすることによって、トンネル構築の場合に必要
とする材料費及び工事費の節減を図ることを目的とす
る。 【構成】 両外主桁１ａ，１ｂと継手板６と縦リブ３と
スキンプレート４よりなるセグメントにおいて、中主桁
２ａ，２ｂを２本とした鋼製４本主桁セグメント。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、シールドトンネルの周辺地山の土圧，水圧を受け、トンネル内空を 確保するための覆工のうち、一次覆工として使用するセグメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】

シールド工事用標準セグメント（社団法人、土木学会・日本下水道協会共編） においては、セグメントの主桁本数の最大本数は３本について記載されているが 、近年都市の過密化及び地下の大深度利用に伴い、シールド工事は、高深度，高 水圧下での工事が増加しており、３本主桁セグメントで土圧，水圧等の外力に対 して発生する応力を許容応力度以内におさえるためには、主桁高さを高くして、 セグメントを製作する必要があった。 この結果、トンネル仕上がり内径を確保するためには、セグメント外径を大き くしなければならず、そのためセグメントを組み立てるシールドマシンの外径も 大きくなり、さらにはシールドマシンの発進用及び到達用立坑の幅も広くしなけ ればならないこと、及びシールド掘進による掘削土量の増加などの欠点を有して いた。さらに、３本主桁セグメントでは、外力に対する各主桁の荷重分担率が均 等でなく、また、隣接するセグメント主桁間の目開きが大きくなり、止水性が悪 いなどの欠点を有していた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は上記の欠点を改善するために提案されたもので、その目的は、高深度 ，高水圧下での大きな外力に対してセグメント主桁高さを高くすることなく、さ らにはセグメント外径を大きくすることなく、セグメントの設計・製作できる点 、及び主桁の荷重分担率を均等にすることを解決したセグメントを提供すること にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するため、本考案は両側の外主桁と、これとほぼ直交する継 手板によって枠形を形成し、外面の一方の湾曲面にスキンプレートを設け、かつ 前記外主桁にほぼ直交する複数の縦リブを所定の間隔をおいて配置したセグメン トにおいて、前記外主桁の内側に所定の間隔をおいて２本の中主桁を設けたこと を特徴とする鋼製４本主桁セグメントを考案の要旨とするものである。

【０００５】

【作用】

本考案は、セグメント主桁本数を４本とすることを最も主要な特徴とする。そ の結果、従来のセグメントに比べて主桁が外力を均等に分担できること、セグメ ント主桁高さを小さくできること、及びセグメント外径を小さくできること、さ らにはシールドマシン外径を小さくできること、シールドマシン発進用立坑及び 到達用立坑の幅を小さくできること、掘削土量が少なくできる、等の作用を有す る。

【０００６】

【実施例】

次に本考案の実施例について説明する。 図１は本考案のセグメントの斜視図を示すもので、鋼製である。図において、 １ａ，１ｂは外主桁、２ａ，２ｂは中主桁、３は縦リブ、４はスキンプレート、 ５はボルト孔、６は継手板を示す。すなわち、セグメントの両側には外主桁１ａ ，１ｂが配置され、この内側には所望の間隔をおいて中主桁２ａ，２ｂが配置さ れ、これらの外，中の主桁に直交して縦リブ３が設けられ、外主桁及び継手板に はボルト孔５が設けられている。またこれらのセグメントの外周面にはスキンプ レート４が設けられている。ここに本考案の特徴とする点は中主桁を２枚設けた 点にある。 図２はセグメントを組み立てた状態を示す。 図３は従来のセグメントを示すもので、図において、１は外主桁、２は中主桁 、３は縦リブ、４はスキンプレート、５はボルト孔である。従来のセグメントは 中主桁が１枚である、いわゆる３本主桁であり、本考案は４本主桁である。

【０００７】 図４及び図５はセグメントの外力に対する変位量及び発生応力を測定し、各主 桁の荷重分担率を求めるための載荷実験方法を示す。（Ａ）は２線荷重、（Ｂ） は４点荷重の加え方を示す。

【０００８】 図６は４本主桁セグメントの外力に対する変位量を示したものであり、（Ａ） の２線荷重、及び（Ｂ）の４点荷重ともに、外主桁と中主桁は均等に変位してい る。なお図において、横軸は主桁の変位量、縦軸は荷重トンを示す。また、変位 量と荷重はほぼリニアの関係にあり、設計最大荷重内では弾性変形的挙動を示し ていることがわかる。

【０００９】 表１は３本主桁と４本主桁の各主桁の荷重分担率の２線荷重と４点荷重につい ての算出結果である。なお荷重はモメントを示す。表中の解析値は平面格子桁と して算出したものであり、３本主桁に比べて４本主桁の荷重分担率が、載荷方法 の違いに関係なく、より均等になっており、かつ解析値に近似していることが分 かる。これは各主桁間に剛接されている縦リブが主桁とともに、格子桁の役割を 果たし、荷重を均等に伝達したためと考えられる。上記の結果から、４本主桁の 荷重の分担率は３本主桁セグメントより均等であり、セグメント単体としての性 能は良好であることが判明した。

【００１０】 表２は（Ａ）の３本主桁セグメントと（Ｂ）の４本主桁セグメントの目開き量 を調査した結果のヒストグラムであり、４本主桁セグメントの方が目開き量が少 ないため止水性にすぐれていることが判明した。（Ｃ）はサンプル数及び最大値 ，最小値，標準偏差を示す。

【００１１】 表３は３本主桁セグメントと４本主桁セグメントの二次覆工のコンクリート充 填性能を長さ９ｍのトンネルについて、端より１．５ｍの点（Ｎｏ１）、さらに ３ｍの点（Ｎｏ２）、さらに３ｍの点（Ｎｏ３）についてトンネルの左中央，右 中央，上部の３点について調査した結果を示し、例えば左Ｎｏ１とは、Ｎｏ１の 点において左中央の個所のデータを示している。この結果からセグメントのコン クリート間の空隙は表中より、有意差のないことが判明した。

【００１２】

【考案の効果】

以上説明したように、セグメント主桁本数を４本にすることにより、各主桁の 荷重分担率が均等になることから、セグメント主桁高さを小さくすることができ る。すなわち４本主桁のセグメントの高さは、３本主桁の高さの約８５％とする ことが可能であり、この結果、セグメント外径を小さくすることができる利点が ある。さらには、セグメントを組み立てるシールドマシンの外径を小さくできる ほか、シールドマシン発進立坑及び到達立坑の幅を小さくできること、掘削土量 が少なくできる等の利点がある。 一例をあげると、４本主桁のセグメントを用いた場合、３本主桁のセグメント を用いた場合に比べて、材料費において１ｍあたり約５万円、工事費においては 約６万円の節約をはかることができ、本考案は経済的効果がきわめて大きい。

【表１】

【表２】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のセグメントの斜視図を示す。

【図２】本考案のセグメントの組立状態を示す。

【図３】従来のセグメントの斜視図を示す。

【図４】載荷方法を示すもので、（Ａ）は２線荷重、
（Ｂ）は４点荷重の場合を示す。

【図５】試験装置の概要を示す。

【図６】主桁の変位量と荷重の関係を示すもので、
（Ａ）は２線荷重、（Ｂ）は４点荷重の場合を示す。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 外主桁 ２ａ，２ｂ 中主桁 ３ 縦リブ ４ スキンプレート ５ ボルト孔 ６ 継手板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 浜田 好昭 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側の外主桁と、これとほぼ直交する継
   手板によって枠形を形成し、外面の一方の湾曲面にスキ
   ンプレートを設け、かつ前記外主桁にほぼ直交する複数
   の縦リブを所定の間隔をおいて配置したセグメントにお
   いて、前記外主桁の内側に所定の間隔をおいて２本の中
   主桁を設けたことを特徴とする鋼製４本主桁セグメン
   ト。