JPH10238293A - 覆工用セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コストが高くなるのを防ぎ、作業効率の
低減を最小にとどめて、ジャッキストロークが短くてす
む台形の覆工用セグメントを提供する。 【解決手段】 弧長の長い大型台形セグメントＳ１と弧
長の短い小型台形セグメントＳ２との二種類の組み合わ
せで、セグメントリングＳを構成するようになす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシールドトンネル掘
進工法において、トンネルの覆工用に使用されるセグメ
ントに関するもので、特に、平面台形をした台形セグメ
ント（Ｔ型セグメントとも称されることもある平面凸形
の凸形セグメントを含む。）に関するものである。

【０００２】従来、トンネルの覆工用セグメントに平面
形状が台形または凸形をした台形セグメントが使用され
ている。この台形セグメントは一般的に鉄筋コンクリー
トで製造され、セグメント継手面がリング継手面と直交
方向ではなく、継手面に作用する剪断力でも曲げモーメ
ントを伝達できるため、セグメントの継手の剛性低下を
抑えるとともに、耐力を向上させることができるという
利点を有し、最近特に注目され、施工実績も増えてい
る。

【０００３】なお、この種の台形セグメントは製造用型
枠及び埋入する鉄筋篭を製造する際のコスト削減の要望
から、夫々を一種類ですませるため等分割方式とする
（すべて同形のセグメントとなす。）のが一般的であ
る。

【０００４】そして、この種台形セグメントは、最後に
組み立てるセグメントは先行して組み立てた台形セグメ
ントの間に切羽側より坑口方向に、すなわちトンネル軸
方向に差し込むようになして、軸方向挿入キーセグメン
トと同様に組み立てるようになしている。

【０００５】しかし、この等分式の台形セグメントはト
ンネル軸方向に挿入して組み立てるにはセグメントが大
きく、シールド掘進機のジャッキストロークやエレクタ
ーのトンネル軸方向ストローク（以下、この両ストロー
クを含めて、単にジャッキストロークという。）を長く
設定しなくてはならず、シールド掘進機が長くなるとい
う問題点を有していた。

【０００６】すなわち、従来のこの種台形セグメントを
シールド掘進機のテール部内でセグメントリングに組み
立てるには、一般的には推進ジャッキはジャッキストロ
ークがセグメント幅Ｒと多少の余裕αを有する寸法（Ｒ
＋α）のものを使用している。そして最後に組み込む台
形セグメントは「図６」に示すように、先行して組み立
てた台形セグメントＳ１，Ｓ１，Ｓ１・・・より切羽側
（同図下方）に搬入し、次いでトンネル軸方向（坑口方
向で、矢印Ｐ１に示すよう同図上方）に移動させて、先
行して組み立てた台形セグメントＳ１，Ｓ１の間に挿入
するようになしている。

【０００７】したがって、先に完成したセグメントリン
グ（該先行セグメントリングは「図６」では示していな
い。）より、最後に組み立てるため差し込み位置に設置
した台形セグメントＳ１の切羽側端面までの距離は「図
６」に示すように（Ｒ＋α）となり、この距離がが推進
ジャッキの必要ストロークとなるのである。

【０００８】したがって、上記の従来法では上記した
（α）の距離が大きい（実際にはこのαは約Ｒと等しい
ものからＲ・０．８程度に設定されている。）ので、ジ
ャッキストローク（Ｒ＋α）があまりにも長くなり、そ
れに伴ってシール掘進機の全長も長くなり、急曲トンネ
ル掘進等ができなくなる問題点が生ずるので、このジャ
ッキストロークを短くする種々の試みがなされている。

【０００９】そして、上記試みの一つは、台形セグメン
トの対向するリング継手面の長さの差を大きく設定して
台形の斜辺の傾斜角度∠Θ１（「図７」参照）を小さく
することである。すなわち、「図７」に示すように、傾
斜角度∠Θ１が小さいと、台形セグメントＳ１の縮巾側
は、トンネル軸方向に挿入するのでは無く、トンネルの
遠心方向に移動する（「図７」で、同図の手前側より台
形セグメントＳ１ａを図示の位置に置くようにする。）
ことで、先行して組み立てた台形セグメントＳ１，Ｓ１
の間に、縮巾リング継手面側の一部を距離Ｘ１分臨入さ
せることができ、この距離Ｘ１は傾斜角度∠Θ１が小さ
いほど大きくなるので、その寸法だけジャッキストロー
クが短縮できることになる。

【００１０】しかし、上記の傾斜角度∠Θ１を小さくす
ることは、台形セグメントＳ１，Ｓ１ａに鋭角部を設け
ることになり、鉄筋コンクリートセグメントの場合は鋭
角部は欠け易くなるので、無制限に傾斜角度∠Θ１を小
さくすることはできず、この提案は限界があるとされて
いる。

【００１１】次に、鋭角部の発生を避けてジャッキスト
ロークを短縮するものとして凸形セグメントが提案され
ている。この凸形セグメントは拡幅リング継手面１１よ
り縮巾リング継手面１２に向けて縮巾するのを段状斜面
１３，１３で段状に行なっているもので、この方式を採
用すると、縮幅がセグメント幅Ｒの略中央で極端に行わ
れるので、「図８」に示すように、セグメントに鋭角部
を設けることなくジャッキストロークを縮小できる（前
記αを１／２・Ｒ程度とすることができる。）ことが知
られている。

【００１２】しかし、上記従来法では、なおジャッキス
トロークが長いとされ、急曲トンネル掘進等では、ジャ
ッキストローク及びシールド掘進機全長のさらなる短縮
が要望されている。

【００１３】また、六分割以上の偶数分割セグメントリ
ングＳでは「図９」に示すように、継手Ｊ，Ｊ，Ｊ・・
・の位置がクラウン或いはスプリングラインＳＬ上に配
置されることになり、大きな正曲げ或いは負曲げを受
け、構造的に不利となる問題点を有していた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ジャ
ッキストロークが短くてすむ台形の覆工用セグメントを
提供することを課題としたもので、さらには、台形セグ
メントの種類を大小２種類のみに限定して製造コストが
高くなるのを防ぎ、作業効率の低減を最小にとどめる覆
工用セグメントを提供することを課題としたものであ
る。

【００１５】さらに本発明は、６等分割のセグメントの
継手位置がクラウン或いはスプリングライン上に配置さ
れないようになす覆工用セグメントを提供することを課
題としたものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を達成
するため、弧長の長い大型台形セグメントＳ１と弧長の
短い小型台形セグメントＳ２との組み合わせで、セグメ
ントリングＳを構成するようになした技術的手段を講じ
たものである。

【００１７】それ故、本発明は覆工用セグメントは、弧
長の短い小型台形セグメントＳ２を軸方向に挿入して組
み込むようになすことでジャッキストロークを短縮でき
る作用を呈するものである。

【００１８】すなわち、弧長の短い小型台形セグメント
Ｓ２は外径弧長と内径弧長との差である周長差δ１が小
さく弧長の長い大型台形セグメントＳ１の周長差δ２よ
り小さくなり、この小型台形セグメントＳ２をエレクタ
ーで設置場所に搬送する際に、「図５」に示すように、
台形の縮巾側のリング継手面側を先行して設置した大型
台形セグメントＳ１，Ｓ１の間に一部が臨入する状態で
トンネルの遠心方向に移動さ臨入させることができ、こ
の大型台形セグメントＳ１，Ｓ１の間に臨入できる距離
Ｘ１派「図６」より大きい距離となり、その分ジャッキ
ストロークを短く設定できることになる。

【００１９】なお、この小型台形セグメントＳ２は、前
記した傾斜角度∠Θ１は変化しないので鋭角部は生じな
い作用を呈するものである。

【００２０】次に、「請求項２」の発明は、六分割以上
の偶数分割セグメントリングＳを、弧長の長い大型台形
セグメントＳ１と弧長の短い小型台形セグメントＳ２と
の組み合わせで構成するようになした技術的手段を講じ
たものである。

【００２１】それ故、本発明は上記「請求項１」の作用
に加えて、覆工用セグメントは六分割以上の偶数分割セ
グメントリングＳであるも、不等分となしたため「図
３」及び「図４」に示すように、継手Ｊ，Ｊ，Ｊ・・・
の位置がクラウン或いはスプリングラインＳＬ上の曲げ
モーメントの負荷が最大値部位よりずれる作用を呈する
ものである。

【００２２】

【発明の実施の態様】次に、本発明の実施の態様を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図中、Ｓ１は弧長の長
い大型台形セグメント、Ｓ２は弧長の短い小型台形セグ
メントである。

【００２３】上記大型台形セグメントＳ１および小型台
形セグメントＳ２は、組み立てる所定幅のセグメントリ
ングを分割する際に、夫々のセグメントが平面形状が台
形となるようになしたもので、一方の長いリング継手面
（拡幅リング継手面１１という。）と、この拡幅リング
継手面１１より縮幅された対向する他方の短いリング継
手面（縮幅リング継手面１２という。）とを有し、この
拡幅リング継手面１１と縮幅リング継手面１２とを一対
の斜面状のセグメント継手面１３ａ，１３ｂで連結した
形状となっている。

【００２４】なお、上記大型台形セグメントＳ１および
小型台形セグメントＳ２には凸型セグメントを一つの実
施態様として含むもので、この凸型セグメントは上記セ
グメント継手面１３ａ，１３ｂが「図２」または「図
８」に示すように段状に形成されてなるものである。

【００２５】なお、本願において、「弧長」とはセグメ
ントの周方向の寸法を意味するもので、拡幅リング継手
面１１の周方向の寸法が短く、それに対応して縮幅リン
グ継手面１２の周方向の寸法も短いものを、弧長が短い
と称しているものである。

【００２６】そして、本発明は上記、弧長の長い大型台
形セグメントＳ１と弧長の短い小型台形セグメントＳ２
との組み合わせでセグメントリングＳを構成するように
なしている。この大型台形セグメントＳ１と小型台形セ
グメントＳ２との組み合わせは、その種類を二種るに限
定し、最終的にセグメントリングＳ（通常円形）を組み
立てられるものであれば、大型台形セグメントＳ１と小
型台形セグメントＳ２とを夫々適宜数を数組み合わせて
使用すればよい。

【００２７】しかし、上記大型台形セグメントＳ１と小
型台形セグメントＳ２とを余りに複雑な方法で組み合わ
せて使用すると、施行管理が複雑となって作業性が劣る
ので、小型台形セグメントＳ１を一個使用して、残り全
てを大型台形セグメントＳ２，Ｓ２，Ｓ２・・・とする
ものが作業性の上では最も実用的である。

【００２８】そして、上記の小型台形セグメントＳ２を
一個のみ使用する場合は、下方のものから大型台形セグ
メントＳ１，Ｓ１，Ｓ１・・・を上方に順次積み上げる
ようになし、最後に小型台形セグメントＳ２をセグメン
トリング頂部または頂部近くに組み込んでセグメントリ
ングＳを完成するようになす。

【００２９】すなわち、この方式でセグメントリングＳ
を組み立てる際、大型台形セグメントＳ１，Ｓ１，Ｓ１
・・・を順次積み上げる際は、大型台形セグメントＳ１
のセグメント幅Ｒとごく少ない余裕分α（５０〜１００
ｍｍ程度で充分）との間隙を設けることで、さらには、
周方向にも多少の余裕スペースがあれば順次組み立てる
ことが可能である。そして、最後の小型台形セグメント
Ｓ２は、組み込む両側部位にすでに大型台形セグメント
Ｓ１，Ｓ１が組み立てられているので、嵌め込むために
はトンネル軸方向に挿入しなくてはならず、その際に小
型台形セグメントＳ２は外径弧長と内径弧長との差であ
る周長差δ１が小さく、前記したようにジャッキストロ
ークを短く設定できることになる。

【００３０】次に、弧長の長い複数個の大型台形セグメ
ントＳ１，Ｓ１，Ｓ１・・・と、この大型台形セグメン
トＳ１，Ｓ１，Ｓ１・・・と同数の弧長の短い小型台形
セグメントＳ２，Ｓ２，Ｓ２・・・とを交互に位置させ
てセグメントリングＳを構成すると、製作型枠数が少な
くて済み経済的であるし、作業性も交互に行えるのそれ
ほど煩雑化しない。

【００３１】すなわち、「図１」及び「図２」に示すよ
うに、一つおきに大型台形セグメントＳ１と小型台形セ
グメントＳ２が位置するようになすもので、この種台形
セグメントは一つおきに拡幅リング継手面側と縮幅リン
グ継手面側とが交互に位置するようになすのが必要であ
るので、その際大型台形セグメントＳ１と小型台形セグ
メントＳ２とを使用すればよいので、大型台形セグメン
トＳ１と小型台形セグメントＳ２とを交互に位置させる
ことは作業性を阻害しないことになる。なお、「図１」
及び「図２」は図上方が坑口側、図下方が切羽側であ
る。

【００３２】次に「請求項２」の発明は、六分割以上の
偶数分割セグメントリングＳを、弧長の長い大型台形セ
グメントＳ１と、弧長の短い小型台形セグメントＳ２と
で構成するようになしてある。

【００３３】六分割以上の偶数分割セグメントは、等分
割方式とすると継手Ｊ，Ｊ，Ｊ・・・の位置がクラウン
或いはスプリングラインＳＬ上に配置されることにな
り、大きな正曲げ或いは負曲げを受け、構造的に不利と
なるが、大小二種類の不等分となしたため「図３」及び
「図４」に示すように、継手位置がクラウン或いはスプ
リングライン上によりのがれ構造的不利益を逃れること
ができるものである。

【００３４】なお、六分割以上の偶数分割セグメントの
場合も、弧長の短い小型台形セグメントＳ２を一個使用
して他をすべて大型台形セグメントＳ１となすか、大型
台形セグメントＳ１と小型台形セグメントＳ２とを交互
に位置させるか、いずれでもよいものである。

【００３５】

【発明の効果】本発明は上記のごときであるので、台形
のセグメントを使用してもジャッキストロークおよびシ
ールド掘進機全長を短縮できる覆工用セグメントを提供
できるものである。

【００３６】そして、本発明は弧長の短い小型台形セグ
メントＳ２によって上記ジャッキストロークの短縮をは
かっているので、セグメントに鋭角部が発生することが
なく破損のおそれの少ない覆工用セグメントを提供でき
るものである。

【００３７】そして本発明は大小二種類の台形セグメン
トを使用するようになしたので、その製造用型枠及び埋
入する鉄筋篭も二種類のみ用意すればよく、経費の高騰
は最小に留められる覆工用セグメントを提供できるもの
である。

【００３８】また、上記のごとく大小二種類の台形セグ
メントのみを使用するため、作業管理が容易で作業性の
よい覆工用セグメントを提供できるものである。

【００３９】また、「請求項２」の発明は、偶数分割し
た場合でも、継手位置がクラウン或いはスプリングライ
ン上に位置しない覆工用セグメントを提供できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明覆工用セグメントを使用したセグメント
リングの展開平面図である。

【図２】別の実施態様でのセグメントリングの展開平面
図である。

【図３】本発明覆工用セグメントを使用したセグメント
リングの模式トンネル断面図である。

【図４】本発明の別の実施体での覆工用セグメントを使
用したセグメントリングの模式トンネル断面図である。

【図５】本発明覆工用セグメントを最後に組み込む状態
での平面図である。

【図６】台形セグメントを最後に組み込む状態での従来
例平面図である。

【図７】台形セグメントを最後に組み込む状態での別の
従来例平面図である。

【図８】台形セグメントを最後に組み込む状態でのさら
に別の従来例平面図である。

【図９】従来例６等分割セグメントのを使用した模式ト
ンネル断面図である。

【符号の説明】

Ｓ セグメントリング Ｓ１ 大型台形セグメント Ｓ２ 小型台形セグメント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弧長の長い大型台形セグメント（Ｓ１）
   と、弧長の短い小型台形セグメント（Ｓ２）との組み合
   わせで、セグメントリング（Ｓ）を構成するようになし
   た覆工用セグメント。
2. 【請求項２】 六分割以上の偶数分割セグメントリング
   （Ｓ）を、弧長の長い大型台形セグメント（Ｓ１）と、
   弧長の短い小型台形セグメント（Ｓ２）との組み合わせ
   で構成するようになした覆工用セグメント。