JPH0726895A - セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 シールド内に内圧が生じる場合、その内圧を
セグメント外表面から転換して付加することによって、
内圧による引張応力に対してバランスを調整することが
できるセグメントを提供すること。また、別の目的は、
シールドに偏圧荷重または内圧のみ、あるいは偏圧荷重
と内圧の両方が作用する場合にも、その分布に応じてセ
グメント内側に向かう力をセグメント外表面から加え
て、シールド内外の力のバランス調整ができるセグメン
トを提供する。 【構成】 シールドトンネルの覆工に用いられるセグメ
ント１であって、セグメントの外表面に沿って地山との
間に設けられた圧力室２と、セグメント内側から圧力室
に連通し、流体を供給するため設けられた流体供給孔３
とから構成される。また、流体供給孔に、圧力室へ供給
される流体量を制御する開閉手段を備えたセグメントも
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールドトンネルの覆
工に用いられるセグメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】シールドトンネルの覆工に用いられてい
る従来のセグメントは、一般に、隣接するセグメントを
ボルトで締結して環状のセグメントリングとし、さら
に、このセグメントリングをトンネル軸方向に連続して
連結して、トンネル覆工体を構成する。かように構成さ
れるトンネル覆工体の耐力は、作用する荷重により左右
される。すなわち、セグメントリングは円形構造物であ
るので、垂直荷重と水平荷重がバランス良く作用すれ
ば、それぞれのセグメント間での応力伝達が良好になさ
れてかなりの重荷重にも耐えることができるのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セグメ
ントリングに偏圧荷重やトンネル内圧から生じる引張応
力が作用する場合には、種々の問題が発生する。例えば
偏圧荷重は、直上にある橋台等の構造物からの荷重、施
工時のセグメント自重及び裏込め注入圧等により生じ、
引張応力は地下河川、導水路トンネル及び、ガス圧等に
おける内圧により生じる。この偏圧荷重と引張応力と
は、セグメントリングの変形、耐力低下またはセグメン
ト継手間の目開きの原因となるという問題点がある。こ
れに対処するため、セグメントリング内に二次覆工を設
けて補強する方法も知られているが、内水圧に耐えるた
めには、非常に多くの鉄筋量、コンクリート厚が必要に
なるため、施工面やコストの関係から実際のシールドに
は使用が困難な場合がある。

【０００４】本発明は、かかる従来の問題点に着目して
なされたもので、その目的はシールド内に内圧が生じる
場合、その内圧をセグメント外表面から転換して付加す
ることによって、内圧による引張応力に対してバランス
を調整することができるセグメントを提供することにあ
る。

【０００５】また、別の目的は、シールドに偏圧荷重ま
たは内圧のみ、あるいは偏圧荷重と内圧の両方が作用す
る場合にも、その分布に応じてセグメント内側に向かう
力をセグメント外表面から加えて、シールド内外の力の
バランス調整ができるセグメントを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みてなされたものであり、その要旨は、シールドトンネ
ルの覆工に用いられるセグメントであって、セグメント
の外表面に沿って地山との間に設けられた圧力室と、前
記セグメント内側から前記圧力室に連通し、流体を供給
するため設けられた流体供給孔とを備えたセグメントに
ある。

【０００７】上記した圧力室を形成する材料としては、
皮革、布、合成樹脂、薄金属、ゴム等の弾性を有する可
撓性材料を用いる。

【０００８】また、本発明のセグメントには、前記流体
供給孔に、前記圧力室へ供給される流体量を制御する開
閉手段を備えてもよい。

【０００９】

【作用】本発明によるセグメントは、例えばシールド内
が増水すると、その内圧により流体供給孔からセグメン
ト外表面に設けられた圧力室に、水あるいは空気が圧入
し、圧力室が膨張する。この膨張した圧力室が、裏込め
材を介する地山に反力を取って、セグメントリング内側
に向かう力をセグメントリングに加える。この時、セグ
メントは、圧力室への供給水量を制御するための開閉手
段を備えず、水は内圧に応じて圧力室に出入りする。か
ようにして、セグメントリング内側に向かう力は、内圧
が増加したときのみ付加され、セグメントリングは内圧
に対する耐力を得る。

【００１０】また、セグメントリングに偏圧荷重のみが
付加する場合には、圧力室と流体供給孔に加えて、圧力
室に圧入される流体量を制御する開閉手段を設ける。偏
圧荷重の分布に応じて、圧力室に、それぞれのセグメン
ト毎に所定量の流体を圧入し、開閉手段を閉鎖、固定す
る。かようにして得られたセグメントリング内側に向か
う力が、偏圧荷重とバランス調整するように作用する。

【００１１】さらに、セグメントリングに偏圧荷重と内
圧の両方が付加する場合、予想される偏圧荷重とバラン
ス調整するように、流体を圧力室に予め注入する。また
開閉手段は、この予め圧入した流体に加えて、シールド
内圧の上昇に応じて水あるいは空気が圧入するように調
整する。偏圧荷重のみの時には予め注入された流体圧に
より、また、内圧が加わる場合には開閉弁から圧入する
水の圧力によって、セグメントリング内外に向かう力の
バランス調整が行われる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。

【００１３】図１（ａ）は本発明のセグメントのＢ−Ｂ
断面図、（ｂ）は外表面図であり、鉄筋コンクリート平
板型セグメントに適用した例である。本発明のセグメン
ト１は、セグメント外表面に設けられ、可撓性材料とし
ての薄板鋼材により形成された圧力室２と、セグメント
１内側から圧力室２に連通し、水、油等の流体を供給す
る流体供給孔３と、鉄筋コンクリートによって形成され
たセグメント本体４と、裏込め材注入孔５とで主要部が
構成され、この主要部の流体供給孔入口３’に、圧力室
２へ供給する流体量を制御する開閉手段としてのバル
ブ、あるいは逆止弁（図示せず）を設けたものもある。

【００１４】セグメント本体４の外表面には、圧力室２
を設けるため、二つの方形の凹部８が中央の凸部１１、
周方向端の凸部１２及び軸方向端の凸部９に囲まれて形
成されており、さらに、凹部８の外周には圧力室２が膨
張した際の微調整のための溝１０（図２）が形成されて
いる。また、周方向継手６と軸方向継手７には隣接する
セグメントと接合するためのボルト孔（図示せず）が継
手金具等（図示せず）により形成されている。

【００１５】圧力室２は、前記凹部８に当接するように
配設されており、この圧力室２を形成する薄板鋼材は、
流体供給孔入口３’において折り返された折返し部２’
を鉄筋コンクリートに埋込み、固定されている。

【００１６】流体供給孔３は、前記圧力室２の中央部に
連通するように、セグメント本体４にガス管を埋設して
形成する。

【００１７】なお、本発明のセグメントは、鉄筋コンク
リート平板型セグメント以外にも、箱型または平板型の
鋼製セグメント、ダクタイルセグメントあるいは合成セ
グメントに適用することができ、可撓性材料としては、
皮革、布、合成樹脂、薄金属及びゴム等を用いることが
できる。さらに、ガス管に代わるものとして、合成樹脂
性パイプ、鋼管パイプ等の筒状体を用いることもでき、
また、圧力室２の流体供給孔入口３’周辺の固定方法と
しては、ガス管等の流体供給孔３を形成している筒状体
物に固定することもできる。

【００１８】次に、図２及び図３にしたがって、本発明
によるセグメントが、地下河川、導水路トンネル等、内
圧が生じる構造物に使用された場合の内圧に対する力の
バランス調整について説明する。

【００１９】図２に示すように、内圧にのみ対応させる
場合には、流体供給孔３に開閉手段が設けられていない
セグメントを用いる。このセグメントにより構成される
シールド内の水量が増加すると、その内圧Ｐ１により流
体供給孔３からセグメント外表面に設けられた圧力室２
に、水あるいは空気が圧入し、圧力室が膨張する。この
膨張した圧力室２の地山３０側薄板鋼材２ａが、裏込め
材３１に圧接して内圧Ｐ１を地山３０に伝達すると、こ
の地山３０には内圧Ｐ１と同じ強さの反力Ｐ１が生じ
る。この反力Ｐ１によって、圧力室２のセグメント１側
薄板鋼材２ａがセグメント１の凹部８表面を内圧Ｐ１と
同じ強さの力によって押し、セグメント１の内外の力が
均衡する。一方、シールド内の水量が減少し、その内圧
Ｐ１が減少すると、この減少にしたがって、圧力室２に
満たされていた水あるいは空気もセグメント１内外の力
の均衡を保ちながら徐々に抜ける。かようにして、内圧
が増加したときにのみ、セグメント外表面からセグメン
トリング内側に向かう力が付加され、セグメントリング
は内圧に対する耐力を得る。

【００２０】また、セグメントリングに作用する偏圧荷
重のみに対応する場合、それぞれのセグメントの流体供
給孔入口３”にバルブ（図示せず）を設け、偏圧荷重の
分布に応じて、それぞれのセグメント毎に最適な容量の
水を圧力室２に圧入し、バルブを閉鎖する。上述したよ
うに、この圧入封止された水の圧力により、セグメント
リングに作用する偏圧荷重を打ち消すよう、常時、セグ
メントリングには内側に向かう力が作用する。なお、圧
力室２に圧入する流体は、空気等の気体、油、ゲル状合
成樹脂等、流体であれば、特に限定されない。

【００２１】さらに、セグメントリングに作用する偏圧
荷重と内圧の両方に対応する場合には、それぞれのセグ
メント１の流体供給孔入口３”に逆止弁（図示せず）を
設ける。この逆止弁は、セグメント１内側から圧力室２
へ加圧されると開放し、圧力室２からセグメント１内側
へ加圧されると閉鎖する構造のものを用いる。最初に、
偏圧荷重の分布に応じて好適な容量の水を圧力室２に圧
入し、この圧入封止された水の圧力により、偏圧荷重に
対する均衡を得る。次に、シールド内が増水し、内圧が
上昇すると、水あるいは空気がセグメント内側から逆止
弁と流体供給孔３を介して圧力室２に圧入し、この圧入
封止された水の圧力により内圧に対する均衡が得られ
る。

【００２２】なお、本発明によるセグメントは、二次覆
工を設けなくても、偏圧荷重及び内水圧に対して均衡を
得られるものであるが、流体供給孔３がシールド内側空
間と連通する孔が配設できれば、二次覆工を設けること
も可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明のセグメントは、
セグメント本体と、このセグメント外表面に設けられ、
可撓性材料により形成された圧力室と、セグメント内側
から圧力室に連通し、流体を供給する流体供給孔と、流
体供給孔入口３’に設けられる開閉手段からなり、その
構造が簡単でありながら、セグメントリングに作用する
偏圧荷重、内水圧あるいはこれらの組合わせの外力との
均衡を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明のセグメントのＢ−Ｂ断面
図、（ｂ）は本発明のセグメントの外表面図である。

【図２】本発明のセグメントに内圧が作用した際の内圧
と反力のバランスを示す断面一部概略図である。

【図３】本発明のセグメントを用いたシールドトンネル
において内圧が作用した際の内圧と反力のバランスを示
す断面概略図である。

【符号の説明】

１ セグメント ２ 圧力室 ３ 流体供給孔 ４ セグメント本体 ５ 裏込め材注入孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールドトンネルの覆工に用いられるセ
   グメントであって、セグメントの外表面に沿って地山と
   の間に設けられた圧力室と、前記セグメント内側から前
   記圧力室に連通し、流体を供給するため設けられた流体
   供給孔とを備えたセグメント。
2. 【請求項２】 前記流体供給孔に、前記圧力室へ供給さ
   れる流体量を制御する開閉手段を備えた請求項１記載の
   セグメント。