JPH09112192A

JPH09112192A - トンネル用セグメント

Info

Publication number: JPH09112192A
Application number: JP7270927A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishihara; 武石原; Katsuji Wada; 勝治和田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 1997-04-28
Anticipated expiration: 2015-10-19
Also published as: JP3565633B2

Abstract

(57)【要約】【課題】製作が容易で寸法精度のよい鉄製セグメント
を提供する。【解決手段】トンネル周方向に複数のセグメント片Ｐ
に分割形成して、夫々の前記セグメント片Ｐどうしの当
接部に互いに連結自在な第３連結部１０を形成し、前記
第３連結部１０の夫々に組立ボルト１１用の組立ボルト
挿通孔を設け、前記第３連結部１０の夫々を前記組立ボ
ルト１１およびナット１２により連結することで前記複
数のセグメント片Ｐどうしを一体化してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの周方向
の両側夫々に隣接するセグメント本体に対する突合せ端
部を設け、前記両突合せ端部の一方に、セグメント連結
ボルトの挿通孔を有する第１連結部を設け、他方に雌ね
じ部を有する第２連結部を設け、前記第１連結部および
前記第２連結部を前記連結ボルトで連結する際に、前記
連結ボルトの螺着方向が、前記トンネルの内側から外側
に向く方向となるように構成されている鉄製のトンネル
用セグメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の鉄製のトンネル用セグメント
は、原則として一体的に鋳造されるか、あるいは、一体
的に組立てられるかによって形成されていた。鉄製セグ
メントによる場合、例えば、下水道等その内部に流体等
が流れることとなるトンネルを形成するのに有利であ
る。この場合、流れの抵抗を低減させるためには、トン
ネル内面が円滑な面になっていることが望ましいから、
セグメントの構成部材のうちトンネル内壁面を構成する
部材は、セグメントの曲率中心側に配置させた、いわゆ
る内側スキンプレートタイプに形成していた。一方、隣
接するセグメントどうしの連結作業は、原則としてトン
ネル内面側から行う必要がある。しかし、トンネル内面
をできるだけ平滑面に保つためには、連結ボルトを挿入
し、締結工具の作業領域を確保するためのボルトボック
スは小さい程よい。そこで、連結ボルトの螺着方向を、
トンネルの内側から外側に向くように配したセグメント
が用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような鉄
製のセグメントを一体的に形成する大きさには限界があ
った。例えば、鋳造による場合には、セグメントが大き
過ぎると、セグメントが彎曲しているために、注湯後の
型抜きが困難になる。つまり、トンネル軸芯方向からセ
グメントを見た場合、縦リブは原則としてトンネル軸芯
を中心にして径方向に沿った姿勢に取付けられており、
相互に平行に構成されているものではない。よって、幾
つもの縦リブが存在するセグメントを鋳造するには、セ
グメント外側の鋳型を複数用いる必要が生じると共に、
複雑な型組み構造になる虞があり、生産効率が悪くな
る。また、セグメントの寸法が大きくなると、注湯後の
各部分の冷却速度が一定せず、材質が均一化し難くな
る。さらに、外形寸法が大きくなると縮み代なども大き
くなるから寸法精度も低下しがちになる。一方、内側ス
キンプレートタイプのセグメントを、鋼板を用いて溶接
組立てする場合には、トンネル内面からセグメントどう
しの連結を行うためのボルトボックスの加工が必要にな
る。また、セグメント寸法が大きくなれば溶接変形も大
きくなるから、溶接組立作業自体が煩雑になり、品質管
理が難しくなる。

【０００４】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、製作が容易で寸法精度のよい鉄製セグメン
トを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

（構成１）この目的を達成するための本発明に係るトン
ネル用セグメントの特徴構成は、請求項１に記載したご
とく、トンネル周方向に複数のセグメント片に分割形成
して、夫々の前記セグメント片どうしの当接部に互いに
連結自在な第３連結部を形成し、前記第３連結部の夫々
にボルト挿通孔を設け、前記第３連結部の夫々をボルト
・ナットにより連結することで前記複数のセグメント片
どうしを一体化して構成した点にある。（作用・効果）本構成のごとく、一つのセグメントをさ
らに分割してセグメント片として形成すれば、個々のセ
グメント片の製作は容易となる。つまり、鋳造による場
合には、注湯後の型抜きが容易にできて作業が簡略化さ
れ、各部分の冷却速度のバラつきも少なくなるから材質
を均一化し易くなる。一方、溶接組立てによる場合に
は、溶接変形が少なくなるので、寸法等の品質管理が容
易になる。また、各セグメント片どうしは、通常のボル
ト・ナットを用いて連結されるが、この作業は工場内で
行われる。よって、連結形成されたセグメントについて
寸法精度を基準値以内に収めるよう修正することも容易
である。以上のごとく、一個のセグメントを分割構成す
ることにより、特に鋳造による場合には、結果的に大き
なセグメントを一体成形したのと同等の効果が得られ
る。

【０００６】（構成２）請求項２に記載した本発明のト
ンネル用セグメントの特徴構成は、トンネル内壁面を略
円滑面に構成すべく、トンネル内壁面を形成する曲面部
を、前記セグメント片の曲率中心側に一体成形した点に
ある。（作用・効果）本構成のごとく、セグメントをいわゆる
内側スキンプレートタイプに形成すれば、完成したトン
ネル内部に例えば下水等の流体が流れる場合に、その抵
抗を少なくすることができる。また、通常のトンネルに
使用した場合にも、二次覆工が省略できるなどの利点が
得られる。特に、鋳造で製造する場合には、一つのセグ
メント片に存在する前記第３連結部どうしが、前記内側
スキンプレートから径方向外方に向かって広がった状態
になるから、注湯後の型抜きが容易になる。

【０００７】（構成３）請求項３に記載したように、第
１連結部および第２連結部のうち、何れか一方を嵌合凸
部に、何れか他方を嵌合凹部に形成すると以下の利点が
得られる。（作用・効果）本構成によれば、現場におけるセグメン
トどうしの位置合わせを容易に行うことができる。ま
た、前記嵌合凸部の裏側、つまり、トンネル内部側の空
間を、連結ボルトの頭部が配置されるボルトボックスと
して利用できる。しかも、当該空間は、通常のボルト締
めに用いるためのボルトボックスを形成した場合に比べ
て小さい空間にできるから、トンネル内壁面がより円滑
に形成できる。さらに、これに付随するものとして、当
該凹部に溜まった水分等によってボルトが腐食する機会
が減少する効果も期待できる。さらに、セグメントに対
して、トンネルの径外方向から外力が作用した場合に、
セグメント間に作用する剪断力は嵌合部分が負担するこ
ととなり、連結ボルトに剪断力が及ぶことはないから、
トンネル強度が高まることになる。

【０００８】（構成４）請求項４に記載したように、ボ
ルト挿通孔および雌ねじ部用の下孔が、前記セグメント
片と一体鋳造されるものであれば、以下のような利点が
得られる。（作用・効果）即ち、セグメント片の製作工数を削減す
ることができ、セグメントの生産効率を向上させること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００１０】本発明のトンネル用セグメントＳ（以下、
単に「セグメントＳ」という）は、鋳造、あるいは、鋼
板を溶接組立てしてなる鉄製のセグメントＳであって、
例えば、図１および図２に示すごとく三つのセグメント
片Ｐを組立てて構成されている。これは、図３に示すご
とく、リング状に構築されるセグメントＳのうち、例え
ば、七分割したうちの一つである。当該セグメントＳ
は、その四辺のうち一組の隣接する二辺に、例えば、連
結ボルト１の貫通孔２を有する嵌合凸部である第１連結
部３が形成され、他の組の隣接する二辺には、連結ボル
トを受ける雌ねじ部４を有する嵌合凹部である第２連結
部５が形成されている。

【００１１】セグメントＳどうしを連結する際には、隣
接する一方のセグメントＳの前記第１連結部３と、他方
のセグメントＳの前記第２連結部５とを連結する。この
場合、図４に示すごとく、前記セグメントＳどうしの位
置合わせを容易にするために、前記第１連結部３および
前記第２連結部５は、互いに受面６を有していて嵌合自
在な形状に構成されている。さらに、両者は前記連結ボ
ルト１を用いて締結されるが、その際の作業を容易にす
べく、前記連結ボルト１は、トンネル内面側から外部に
向かって螺着する構成になっている。これらの構成によ
り、前記セグメントＳに対してトンネルの径外方向から
外力が作用した場合においても、前記連結ボルト１に剪
断力が作用することはなく、前記嵌合部の受面６でそれ
らの力を負担することになるから、前記セグメントＳど
うしの連結をより強固にすることができる。

【００１２】また、本発明のセグメントＳは、例えば、
下水道管などにも適用すべく、その構成部材のうちトン
ネル内壁面を構成する部材であるスキンプレート７を曲
率中心側に配置させた、いわゆる内側スキンプレートタ
イプであることが多く、前記セグメントＳ内面が円滑面
となるように構成されている。その模式図を図５に示
す。つまり、通常のトンネル工事では必要である、前記
セグメントＳを用いてトンネルを構築した後の二次覆工
の作業等を省略して効率よくトンネルを構築しながら、
トンネル内面での流れ抵抗を減少させるためである。こ
の目的のためには、前述のトンネル外方に向かって螺着
するボルト構造も寄与している。即ち、前記連結ボルト
１を斜め方向に螺進させるから、前記第１連結部３側に
おいては、前記連結ボルト１を締結する際に工具を挿入
するいわゆるボルトボックス９を小さなものにでき、凹
状部は従来の構造のものに比べてかなり小さくできる。
一方、前記第２連結部５側においては、前記第１連結部
３との当接部に前記雌ねじ部４が形成されているから、
構築されたトンネル内面に前記第２連結部５が露出する
ことはない。よって、トンネル内面を円滑な面に形成す
ることができる。さらに、このような嵌合構造を採用し
たことで、前記セグメントＳの内面どうしが段違いに接
続されるおそれも低減するから、トンネル内面はより円
滑な面となる。

【００１３】前述のごとく、本発明のセグメントＳは、
鋳造あるいは溶接組立てによって製作されるものである
が、何れの方法により製作される場合にも若干の製作上
の問題が生じる。

【００１４】例えば、鋳造による場合には、前記セグメ
ントＳが大き過ぎると注湯後の型抜きが困難になる。ト
ンネル軸芯方向から前記セグメントＳを見た場合、縦リ
ブ８はトンネル軸芯を中心にして径方向に沿った姿勢に
取付けられるのが原則である。このため、幾つもの縦リ
ブ８が存在するような大きなセグメントＳを鋳造するに
は、型抜きが出来るように前記セグメントＳの外側の鋳
型を複数用いる必要が生じると共に、複雑な型組み構造
になる虞があり、生産効率が悪くなる。また、前記セグ
メントＳの寸法が大きくなると、注湯後の各部分の冷却
速度が一定せず、材質が均一化できなくなる。さらに、
前記セグメントＳ寸法が大きいと冷却に伴う全体の縮み
量も大きくなるから寸法精度も悪くなる。

【００１５】一方、鋼板を溶接組立てする場合には、例
えば、内側スキンプレートタイプのセグメントＳでは、
トンネル内面から前記セグメントＳどうしの連結が行え
るようにするためのボルトボックス９の加工が煩雑にな
る。また、セグメント寸法が大きくなるほど溶接変形も
大きくなるなど、溶接組立て作業そのものが煩雑になる
うえ、品質管理も困難となる。

【００１６】そこで、これらの問題を解消すべく、本発
明の前記セグメントＳは、複数のセグメント片Ｐに分割
して構成している。例えば、図１および図２に示すごと
く、一つの前記セグメントＳは、トンネル周方向に三分
割して構成する。夫々の、セグメント片Ｐは、第３連結
部１０を介して互いに接続されることとなる。前記セグ
メント片Ｐどうしの連結は、原則として工場内で行われ
る。よって、前記第３連結部１０の形状は、通常の組立
ボルト１１およびナット１２を用いて接続する構成であ
っても十分である。例えば、前記第３連結部１０は、前
記スキンプレート７に対して略直角な平面に形成し、当
該平面の所定の位置には、前記組立ボルト１１用の挿通
孔１３を設けておく。本構成であれば、前記セグメント
片Ｐの製作も、夫々のセグメント片Ｐどうしの連結作業
も容易になる。仮に、一個の前記セグメント片Ｐに寸法
誤差が生じていても、工場内で組立てされるから連結時
に誤差を取除くよう修正することも容易である。また、
前記第３連結部１０はトンネル内面側に露出しないか
ら、トンネル内面の円滑さが損なわれることもない。さ
らに、前記第３連結部１０の構成が簡略であるほど製作
に係る総コストも安価に収めることができる。以上のご
とく、前記セグメントＳを分割構成することで、結果的
に大きな鉄製のセグメントＳを合理的に形成することが
できる。

【００１７】［別実施形態］上記実施の形態において
は、前記雌ねじ部４を前記第２連結部５に対して一体に
形成した。つまり、前記第２連結部５に対して、後から
前記雌ねじ部４を加工するものである。しかし、図６に
示すごとく、予め製作された雌ねじ部単体４Ａを、前記
セグメント片Ｐに取付ける構成にすれば、前記雌ねじ部
４をさらに効率的に形成することができる。図６には、
特に、前記セグメント片Ｐを鋳造によって作製する際
に、前記雌ねじ部単体４Ａを鋳ぐるみ形成するものを示
した。ただし、この構成に限られるものではなく、スチ
ールセグメントの場合には前記雌ねじ部単体４Ａを溶接
で取付けるなど各種の構成を採ることができる。

【００１８】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトンネル用セグメントを示す側面図

【図２】本発明のトンネル用セグメントを示す平面図

【図３】本発明のトンネル用セグメントで構築したリン
グ状セグメントを示す模式図

【図４】第１連結部および第２連結部、第３連結部を示
す縦断面図

【図５】本発明のトンネル用セグメントで構築したトン
ネルの内面を示す模式図

【図６】別実施形態に係る第１連結部および第２連結部
示す縦断面図

【符号の説明】

１連結ボルト２連結ボルト挿通孔３第１連結部４雌ねじ部５第２連結部１０第３連結部１１組立ボルト１２ナット１３組立ボルト挿通孔Ｐセグメント片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネルの周方向の両側夫々に隣接する
セグメント本体に対する突合せ端部を設け、前記両突合
せ端部の一方に、連結ボルト（１）用の連結ボルト挿通
孔（２）を有する第１連結部（３）を設け、他方に雌ね
じ部（４）を有する第２連結部（５）を設け、前記第１
連結部（３）および前記第２連結部（５）を前記連結ボ
ルト（１）で連結する際に、前記連結ボルト（１）の螺
着方向が、前記トンネルの内側から外側に向く方向とな
るように構成されている鉄製のトンネル用セグメントで
あって、トンネル周方向に複数のセグメント片（Ｐ）に分割形成
して、夫々の前記セグメント片（Ｐ）どうしの当接部に
互いに連結自在な第３連結部（１０）を形成し、前記第
３連結部（１０）の夫々に組立ボルト（１１）用の組立
ボルト挿通孔（１３）を設け、前記第３連結部（１０）
の夫々を前記組立ボルト（１１）およびナット（１２）
により連結することで前記複数のセグメント片（Ｐ）ど
うしを一体化してあるトンネル用セグメント。
【請求項２】トンネル内壁面を略円滑面に構成すべ
く、トンネル内壁面を形成する曲面部が、前記セグメン
ト片（Ｐ）の曲率中心側に一体成形されている請求項１
のトンネル用セグメント。
【請求項３】前記第１連結部（３）および前記第２連
結部（５）のうち、何れか一方が嵌合凸部であり、何れ
か他方が嵌合凹部である請求項１または２に記載のトン
ネル用セグメント。
【請求項４】前記連結ボルト挿通孔（２）および前記
雌ねじ部（４）用の下孔が、前記セグメント片（Ｐ）と
一体鋳造されている請求項１から３に記載のトンネル用
セグメント。