JPH08303190A - セグメントの止水連結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼殻セグメント間のトンネル軸方向の接合部
の止水性を完全に行なう。 【構成】 鋼殻セグメント１，６のトンネル軸方向に接
合すべく対向配設される一対の各鋼製内側フランジ２，
７に、内外周方向に位置をずらして突出部接合端面８，
１５及び凹み部接合端面９，１８と、前記突出部接合端
面８，１５と前記凹み部接合端面９，１８の間を接続す
る傾斜面３，１６と、傾斜面３，１６の基端部に形成さ
れるパッキング嵌合溝４，１０とを設け、さらに両側の
側面板１９，２０の外側に前記パッキング嵌合溝４，１
０と接続する側面パッキング嵌合溝を設け、これらパッ
キング嵌合溝４，１０と側面パッキング嵌合溝にリング
状止水パッキング２６，２７を嵌着し、前記対向する鋼
製内側フランジ２，７の突出部接合端面８，１５と凹み
部接合端面９，１８と傾斜面３，１６とを接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル覆工に用いら
れる鋼製周縁枠を有するセグメントの止水連結構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールドトンネルを掘進する際に
使用される覆工用鋼殻セグメントの連結構造として、特
開平５−２５６０９６号公報に開示されたものが知られ
ている。

【０００３】前記従来のセグメントの連結構造の場合
は、連結すべき一方の鋼殻の後端部におけるＨ形断面の
後部鋼殻の外側フランジに、トンネル軸方向にみて前方
から後方に向かって縮径するテーパー外面を設け、かつ
前記Ｈ形断面の後部鋼殻の内側フランジに前方から後方
に向かって縮径するテーパー外面を設け、また後続する
他方の鋼殻の前端部におけるＨ形断面の前部鋼殻の外側
フランジの内側に、前方から後方に向かって縮径するテ
ーパー内面を設け、かつ前記Ｈ形断面の前部鋼殻の内側
フランジに、前方から後方に向かって縮径するテーパー
内面を設けたものが知られている。

【０００４】そして、トンネル軸方向に前後のセグメン
トを嵌合連結する場合は、前部のＨ形断面の後部の内側
フランジおよび外側フランジに、後部の鋼殻セグメント
における外側フランジおよび内側フランジを嵌合してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のセグメント
の連結構造の場合は、トンネル軸方向にみて前後方向に
隣り合う鋼殻セグメントのフランジ２４の傾斜面２５間
に止水材４５を設けているが、図１９および図２０に示
すように、嵌合時にフランジ２４の、嵌込側の先端部が
止水材を損傷することがあり、トンネル軸方向の前後に
隣り合う鋼殻セグメントの間から漏水することがある。

【０００６】本発明は前述の課題を解決した鋼製セグメ
ントの止水連結構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るセグメント
の止水連結構造は、鋼殻セグメント１，６のトンネル軸
方向に接合すべく対向配設される一対の各鋼製内側フラ
ンジ２，７に、内外周方向に位置をずらして突出部接合
端面８，１５及び凹み部接合端面９，１８と、前記突出
部接合端面８，１５と前記凹み部接合端面９，１８の間
を接続する傾斜面３，１６と、傾斜面３，１６の基端部
に形成されるパッキング嵌合溝４，１０を設け、さらに
両側の側面板１９，２０の外側に前記パッキング嵌合溝
４，１０と接続する側面パッキング嵌合溝２２，２３を
設け、これらパッキング嵌合溝４，１０と側面パッキン
グ嵌合溝２２，２３にリング状止水パッキング２６，２
７を嵌着し、前記対向する鋼製内側フランジ２，７の突
出部接合端面８，１５と凹み部接合端面９，１８と傾斜
面３，１６とを接合することを特徴とする。前記各鋼殻
セグメント１，６のトンネル円周方向の接合は、前記側
面パッキング嵌合溝２２，２３に嵌着された前記リング
状止水パッキング２６，２７を介して前記側面板１９，
２０を面接触させることにより行うとよい。また、前記
リング状止水パッキング２６，２７は水膨張性止水材で
構成するとよい。

【０００８】

【作用】本発明の構成によると、トンネル軸方向に鋼殻
セグメント１，６を接合すべく、一対の鋼製内側フラン
ジ２，７の各突出部接合端面８，１５と凹み部接合端面
９，１８と傾斜面３，１６とを近接させるとき、パッキ
ング嵌合溝４，１０に嵌着されたリング状止水パッキン
グ２６，２７は、突出部接合端面８，１５と圧接して変
形することにより各鋼製内側フランジ２，７間の接合部
の止水性が向上する。とくに、本発明の鋼製セグメント
が貯水トンネル、高圧ガス貯蔵トンネル等の殻体として
使用され、セグメントに水圧などの内圧負荷が加わった
ときも、前記接合部から漏水することがなく、また、リ
ング状止水パッキング２６，２７はリング状であるた
め、パッキング嵌合溝４，１０と側面パッキング嵌合溝
２２，２３への装着作業が容易である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１〜図８の各図には、本発明の実施例に係る鋼殻
セグメントのトンネル円周方向の継手構造が示されてい
る。また、図９〜図１８には前記鋼殻セグメントのトン
ネル軸方向接合部の止水構造が示されている。

【００１０】まず図９〜図１３において、その右側部分
は、本発明の実施例において使用する既設の鋼殻セグメ
ント１を示すものであって、トンネル周囲方向に延長す
る前後一対のＨ形鋼からなる円弧状枠材とトンネル軸方
向に延長する直線状枠材とが溶接により固着されて、鋼
殻本体３０が構成され、その鋼殻本体３０における各辺
の外側フランジ１２の外面に凹部２９が設けられ、その
凹部２９に、鋼板からなるスキンプレート１１が溶接に
より固着され、前記外側フランジ１２、内側フランジ２
およびウエブ１３からなる鋼殻本体３０と、その中に充
填された鉄筋コンクリート（鉄筋の図示を省略）１４と
により既設の鋼殻セグメント１が構成されている。

【００１１】既設の鋼殻セグメント１からトンネル軸方
向にみて前方に突出する鋼製内側フランジ２には、突出
部接合端面８と凹み部接合端面９と、この突出部接合端
面８と凹み部接合端面９の内を接続する傾斜面３とが設
けられ、さらに、傾斜面３の基端部には略半円断面のパ
ッキング嵌合溝４が設けられ、このパッキング嵌合溝４
にリング状止水パッキング２６が嵌着されている。

【００１２】図９〜図１３の左側部分は、本発明の実施
例において使用する新設の鋼殻セグメント６を示すもの
であって、トンネル周囲方向に延長する前後一対のＨ形
鋼からなる円弧状枠材とトンネル軸方向に延長する直線
状枠材とが溶接により固着されて、鋼殻本体３２が構成
され、その鋼殻本体３２における各辺の外側フランジ２
１の外面に凹部３１が設けられ、その凹部３１に、鋼板
からなるスキンプレート１７が溶接により固着され、前
記外側フランジ２１，内側フランジ７およびウエブ１３
からなる鋼殻本体３２、その中に充填された鉄筋コンク
リート（鉄筋の図示を省略）１４とにより新設の鋼殻セ
グメント６が構成され、前記Ｈ形鋼における内側フラン
ジ７には、対向する相手側の内側フランジ２の各部と対
称配置になるように突出部接合端面１５と凹み部接合端
面１８と、その突出部接合端面１５と凹み部接合端面１
８の間を接続する傾斜面１６とが設けられ、さらに、傾
斜面１６の基端部には、略半円断面のパッキング嵌合溝
１０が設けられ、このパッキング嵌合溝１０にリング状
止水パッキング２７が嵌着されている。

【００１３】また、図１６に示されるように各鋼殻セグ
メント１，６の円周方向両側に位置するセグメント側面
板１９，２０の外側には溝端が前記パッキング嵌合溝
４，１０と接続する側面パッキング嵌合溝２２，２３が
設けられており、前記リング状止水パッキング２６，２
７は、これらパッキング嵌合溝４，１０と側面パッキン
グ嵌合溝２２，２３にかけてリング状に嵌着されるもの
である。

【００１４】さらに、図９〜図１３において、互いに接
合すべき鋼殻セグメント１，６の外側フランジ１２，２
１も内側フランジ２，７の構成と同様左右側対称配置に
なるようにしてそれぞれ突出部接合端面３３，３４と凹
み部接合端面３５，３６と、前記突出部接合端面３３，
３４と凹み部接合端面３５，３６を接続する傾斜面３
７，３８と、傾斜面３７，３８の基端部に形成される断
面が略半円形状のパッキング嵌合溝３９，４０が設けら
れパッキング嵌合溝３９，４０にリング状止水パッキン
グ４１，４２が嵌着されている。

【００１５】また、図１６に示されるように側面板１
９，２０に側面パッキング嵌合溝５１，５２が形成さ
れ、リング状止水パッキング４１，４２は、前記パッキ
ング嵌合溝３９，４０と側面パッキング嵌合溝５１，５
２とにわたってリング状に嵌着される。

【００１６】前記の鋼殻セグメント１，６をトンネル軸
方向に接合するには、図９，図１０に示すように各セグ
メントの接合すべき内側フランジ２，７と外側フランジ
１２，２１をそれぞれの傾斜面３，１６，３７，３８を
ガイドとして近接させる。こうして各フランジの突出部
接合端面８，１５，３３，３４と凹み部接合端面９，１
８，３５，３６とが当接し、かつ各傾斜面３，１６，３
７，３８が接したとき図１１，図１２に示すように、各
リング状止水パッキング２６，２７，４１，４２は各突
出部接合端面８，１５，３３，３４で押されて変形し、
よって、トンネル軸方向に対向する一対の内側フランジ
２，７同士の接合部間隙及び外側フランジ１２，２１同
士の接合部間隙が水密的に密閉され両フランジの接合部
の止水性は完全となる。

【００１７】したがって、この鋼殻セグメント１，６が
例えば貯水トンネルの殻体として使用され、その内部に
貯留された水によりセグメントに内側から水圧負荷がか
かっても、内側フランジ２，７の接合部は、前記の構成
により止水性が確保される。鋼殻セグメント１，６が高
圧ガス貯蔵トンネルとして構成された場合も同様であ
る。また、外側フランジ１２，２１の接合部も前記内側
フランジ２，７の接合部と全く同じ構成により、突出部
接合端面３３，３４と凹み部接合端面３５，３６と、リ
ング状止水パッキング４１，４２を介して水密的に接合
され、この外側フランジ接合部の止水構造も完全であ
る。前述のようにして接合された鋼殻セグメント１，６
のウエブ１３間に形成される空間には、モルタル等の常
温硬化性材料４３が充填される。

【００１８】また、鋼殻セグメント１，６のトンネル円
周方向の接合部は、図１６に示すように各セグメントの
両側の側面板１９，２０の外側に形成された側面パッキ
ング嵌合溝２２，２３，５１，５２にリング状止水パッ
キング２６，２７が嵌合し、相手側の側面板１９，２０
と圧接しており、この接合部構成により、各セグメント
のトンネル円周方向の水密的連結も確実である。

【００１９】さらに、図１８のセグメント覆工５５にお
けるＡ部、つまりトンネル円周方向における鋼殻セグメ
ント１，１同士の接合部と、トンネル軸方向における鋼
殻セグメント６とが交わるＴ字形接合部における止水構
造をより完璧にするため、図１４，図１５に示すように
Ｔ字部のトンネル軸方向前後側に接合する鋼殻セグメン
ト１，６のうちの、一方の鋼殻セグメント１の突出部接
合端面８に所定長さのコ字形断面の止水材からなるパッ
キング５３を嵌着することにより、前記Ｔ字形接合部の
止水性を完璧ならしめている。

【００２０】なお、リング状止水パッキング２６，２
７，４１，４２や止水材５３を構成する水膨張性止水材
としては、例えば天然ゴムとウレタンとからなる特殊変
成ゴム系の水膨張性止水材、または前記水膨張性止水材
の表面に、油脂酸アミド系弱アニオン性界面活性剤から
なる滑性剤を塗布したものを使用するのがよい。

【００２１】本実施例に係る鋼殻セグメント１，６は、
前述のように例えば貯水トンネルや高圧ガス貯蔵トンネ
ルの殻体として使用することを想定しており、それ故
に、鋼殻セグメント１，６には常時大きな内側から水
圧、気圧等の圧力負荷が加わるため前述のトンネル軸方
向の接合部の止水構造とともに、トンネル周方向の各鋼
殻セグメント１，６間の継手構造も強固にする必要があ
り、かつその結合作業も簡単かつ確実に行なえる構造が
望ましい。

【００２２】そこで、本実施例の鋼殻セグメント１，６
間のトンネル円周方向の鋼殻セグメント１，６間の継手
構造は図１〜図８に示されるようになっている。まず、
図１は単体の鋼殻セグメント１を、その円弧部が上側に
凸の状態で平面的にみた図で、同図におい鋼殻セグメン
ト１の四角形の対角線上の隅部にそれぞれ雄側の鉤状突
起４６と、雌側の係合孔４７とが、それぞれ円弧中心か
らみて半径方向に２個ずつ設けられている。

【００２３】すなわち、鋼殻セグメント１のウエブ１３
の円周方向一端部にはウエブ肉厚部１３ａが設けられ、
このウエブ肉厚部１３ａに前述の雌側の係合孔４７が開
設されており、かつこの係合孔４７の位置するウエブ１
３の内側にはセグメント側面板１９，２０を一部切欠い
て開口部４８とするとともに、その内側にＬ字形断面の
仕切板４９を設けて鉄筋コンクリート１４が流れ込まな
いようにして空間部（ふところ）５０が形成されてい
る。

【００２４】一方、鋼殻セグメント１のウエブ１３の円
周方向他端部の内側には前述の雄側の鉤状突起４６の基
端部が固着されていて、この鉤状突起４６の先端部は、
セグメント側面板１９，２０から少し出張っている。

【００２５】前記セグメント間の継手構造において、図
２に示されるようにトンネル円周方向に接合すべき隣り
合う鋼殻セグメント１，１の側部を近づけて、雄側の鉤
状突起４６を相手側セグメントの空間部５０に挿入した
うえ、一方の鋼殻セグメント１をトンネル軸方向に移動
させることにより、鉤状突起４６が係合孔４７に嵌り、
これで円周方向の鋼殻セグメント１，１間は強固に結合
され、内側から強大な水圧、気圧等の圧力負荷が加わっ
ても、各鋼殻セグメント１，６間の接合部はそれに十分
耐えることができる。

【００２６】また、実施例では、図７，図８に示すよう
にトンネル軸方向に接合する鋼殻セグメント１，６はそ
の突出部接合端面８，１５と凹み部接合端面９，１８
が、各セグメント単位で異なる２種類のセグメントが示
されているが、これに限らず、１つのセグメントにおい
て、その軸方向一端と他端が互いに亘り合う対称配置の
突出部接合端面８，１５と凹み部接合端面９，１６を有
するセグメントを構成してもよい。また、リングに組ま
れた鋼殻セグメント１，６のトンネル軸方向の継手手段
には、従来公知の任意手段を使用してよく、例えば特開
平５−２５６０９６号に開示された雄雌の係合部材を互
いに係合させてなる継手手段を使用すればよい。図１８
には、前記継手手段を使用した例が示されており、５４
はその雄側係合部材である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、鋼殻セグメント１，６
のトンネル軸方向に接合すべく対向配設される一対の各
鋼製内側フランジ２，７に、内外周方向に位置をずらし
て突出部接合端面８，１５及び凹み部接合端面９，１８
と、前記突出部接合端面８，１５と前記凹み部接合端面
９，１８の間を接続する傾斜面３，１６と、傾斜面３，
１６の基端部に形成されるパッキング嵌合溝４，１０と
を設け、さらに両側の側面板１９，２０の外側に前記パ
ッキング嵌合溝４，１０と接続する側面パッキング嵌合
溝２２，２３を設け、これらパッキング嵌合溝４，１０
と側面パッキング嵌合溝２２，２３にリング状止水パッ
キング２６，２７を嵌着し、前記対向する鋼製内側フラ
ンジ２，７の突出部接合端面８，１５と凹み部接合端面
９，１８と傾斜面３，１６とを接合する構造としたの
で、鋼殻セグメント１，６におけるトンネル軸方向前後
部のセグメントフランジの突出部接合端面８，１５と凹
み部接合端面９，１８との嵌合により、各鋼殻セグメン
ト１，６を強力に連結することができ、かつ、前後の鋼
殻セグメント１，６の間において、セグメント内側から
水圧、気圧等の圧力負荷が加わった場合、リング状止水
パッキング２６，２７によってその漏出が確実に阻止さ
れる。さらに、鋼殻セグメント１，６のトンネル円周方
向の接合は、側面パッキング嵌合溝２２，２３に嵌着し
たリング状止水パッキング２６，２７を介して、側面板
１９，２０の面接触で行うので、その位置合わせ容易で
あり、段差部を介しての接合による従来構造に比べて作
業性が向上する。しかも、リング状止水パッキング２
６，２７が水膨張性止水材であるときは、水分が水膨張
性止水材に接するとこれが膨張するので、トンネル外へ
の水の漏出防止が一層確実となる。さらに、リング状止
水パッキング２６，２７はリング状であるので、パッキ
ング嵌合溝４，１０と側面パッキング嵌合溝２２，２３
に容易に嵌着することができ止水材装着の作業性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る鋼殻セグメントの円弧状
凸部を上にして見た一部破断平面図である。

【図２】図１の鋼殻セグメントをトンネル円周方向に接
合する直前の状態を示す一部省略平面図である。

【図３】図１の鋼殻セグメントをトンネル円周方向に接
合した状態を示す一部省略平面図である。

【図４】本発明の実施例に係るトンネル軸方向の正面図
である。

【図５】図２に対応し、鋼殻セグメントをトンネル円周
方向に接合する直前の状態を示す一部省略正面図であ
る。

【図６】図３に対応し、鋼殻セグメントをトンネル円周
方向に接合した状態を示す一部省略正面図である。

【図７】トンネル軸方向に接合すべき雄側の鋼殻セグメ
ントの一部断面で示す一側端面図である。

【図８】トンネル軸方向に接合すべき雌側の鋼殻セグメ
ントの一部断面で示す一側端面図である。

【図９】互いに接合すべき一対の鋼殻セグメントの接合
部を対向させた状態を示す断面図である。

【図１０】互いに接合すべき一対の鋼殻セグメントの接
合部を接近移動させる直前状態を示す断面図である。

【図１１】実施例における対をなす鋼殻セグメント同士
を止水嵌合した状態を示す断面図である。

【図１２】実施例におけるトンネル軸方向の止水接合部
を示す断面図である。

【図１３】実施例において互いに接合した鋼殻セグメン
ト間の空隙にモルタルを充填した状態を示す断面図であ
る。

【図１４】鋼殻セグメントのＴ字型接合部において、断
面コ字形パッキングを嵌着した内側フランジの接合状態
を示す断面図である。

【図１５】断面コ字形パッキングの斜視図である。

【図１６】鋼殻セグメントのトンネル円周方向の接合部
断面図である。

【図１７】リング状止水パッキングの断面斜視図であ
る。

【図１８】実施例に係るセグメント覆工の斜視図であ
る。

【図１９】従来例を示し、一方の鋼殻セグメントと他方
の鋼殻セグメントのトンネル軸方向の接合部の嵌合を直
前の状態を示す部分断面図である。

【図２０】図１８における接合部の嵌合時の状態を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 鋼殻セグメント ２ 内側フランジ ３ 傾斜面 ４ パッキング嵌合溝 ５ 側面パッキング嵌合溝 ６ 鋼殻セグメント ７ 内側フランジ ８ 突出部接合端面 ９ 凹み部接合端面 １０ パッキング嵌合溝 １１ スキンプレート １２ 外側フランジ １３ ウエブ １４ コンクリート １５ 突出部接合端面 １６ 傾斜面 １７ スキンプレート １８ 凹み部接合端面 １９ 側面板 ２０ 側面板 ２１ 外側フランジ ２２ 側面パッキング嵌合溝 ２３ 側面パッキング嵌合溝 ２６ リング状止水パッキング ２７ リング状止水パッキング ２９ 凹部 ３０ 鋼殻本体 ３１ 凹部 ３２ 鋼殻本体 ３３ 突出部接合端面 ３４ 突出部接合端面 ３５ 凹み部接合端面 ３６ 凹み部接合端面 ３７ 傾斜面 ３８ 傾斜面 ３９ パッキング嵌合溝 ４０ パッキング嵌合溝 ４１ リング状止水パッキング ４２ リング状止水パッキング ４３ 常温硬化性材料 ４６ 鉤状突起 ４７ 係合孔 ４８ 開口部 ４９ 仕切板 ５０ 空間部 ５１ 側面パッキング嵌合溝 ５２ 側面パッキング嵌合溝 ５３ 止水材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼殻セグメント１，６のトンネル軸方向
   に接合すべく対向配設される一対の各鋼製内側フランジ
   ２，７に、内外周方向に位置をずらして突出部接合端面
   ８，１５及び凹み部接合端面９，１８と、前記突出部接
   合端面８，１５と前記凹み部接合端面９，１８の間を接
   続する傾斜面３，１６と、傾斜面３，１６の基端部に形
   成されるパッキング嵌合溝４，１０とを設け、さらに両
   側の側面板１９，２０の外側に前記パッキング嵌合溝
   ４，１０と接続する側面パッキング嵌合溝２２，２３を
   設け、これらパッキング嵌合溝４，１０と側面パッキン
   グ嵌合溝２２，２３にリング状止水パッキング２６，２
   ７を嵌着し、前記対向する鋼製内側フランジ２，７の突
   出部接合端面８，１５と凹み部接合端面９，１８と傾斜
   面３，１６とを接合することを特徴とするセグメントの
   止水連結構造。
2. 【請求項２】 前記側面パッキング嵌合溝２２，２３に
   嵌着された前記リング状止水パッキング２６，２７を介
   して、前記側面板１９，２０を面接触させることによ
   り、前記各鋼殻セグメント１，６をトンネル円周方向に
   接合するすることを特徴とする請求項１に記載のセグメ
   ントの止水連結構造。
3. 【請求項３】 前記リング状止水パッキング２６，２７
   は水膨張性止水材で構成される請求項１に記載のセグメ
   ントの止水連結構造。