JPH10238295A - 鋼殻セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼殻セグメント間のトンネル軸方向と円周方
向の接合を確実に行い、かつこの接合部の止水をを完璧
に行なう。 【構成】 正面が円弧状平面が矩形であり、ウエブ３を
介して結合された鋼製外側フランジ１２と鋼製内側フラ
ンジ２から構成される鋼殻セグメント１において、前記
外側と内側の鋼製フランジ１２，２のうち、両方又は一
方のフランジの平面矩形部を対角線で２分した場合にお
ける第１のＬ形２辺の側縁部と、第２のＬ形２辺の側縁
部の一方の側縁肉厚部の内径側を段部を介して外径側よ
りも突出させて突出接合端面８，８ａとすると共に、外
径側を凹み部接合端面９，９ａとし、他方の側縁肉厚部
の外径側を段部を介して内径側よりも突出させて、この
突出部接合端面８，８ａとすると共に、内径側を凹み部
接合端面９，９ａとし、前記第１と第２のＬ形２辺の前
記各凹み部接合端面９，９ａに沿って平面矩形の４辺に
わたり止水パッキングが嵌合する嵌合溝４を設けた構成
を特徴とする。

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鋼殻セグメントに関するもので
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、図１２、図１３に示すように、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２８の傾斜面２９間に止水材３０を設けてい
るが、嵌合時にフランジ２８の嵌込側の先端部が止水材
３０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すると共に、ト
ンネル軸方向とトンネル円周方向の接合をリング状止水
パッキングを用いて行うことにより、前記両方向の接合
部の止水を完璧に行なえる鋼殻セグメントを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る鋼殻セグメ
ントは、正面が円弧状で平面が矩形であり、ウエブを介
して結合された鋼製外側フランジと鋼製内側フランジか
ら構成される鋼殻セグメントにおいて、前記外側と内側
の鋼製フランジのうち、両方又は一方のフランジの平面
矩形部を対角線で２分した場合における第１のＬ形２辺
の側縁部と、第２のＬ形２辺の側縁部のうちの一方の側
縁肉厚部の内径側を段部を介して外径側よりも突出させ
て突出接合端面とすると共に、外径側を凹み部接合端面
とし、他方の側縁肉厚部の外径側を段部を介して内径側
よりも突出させて突出部接合端面とすると共に、内径側
を凹み部接合端面とし、第１と第２のＬ形２辺の前記各
凹み部接合端面に沿って平面が矩形の４辺にわたり止水
パッキングが嵌合する嵌合溝を設けた構成を特徴とす
る。また、本発明では、前記嵌合溝は、第１と第２のＬ
形２辺が隣設する隅角部において内外径側に段差部を有
して隣設しており、前記止水パッキングは、前記段差部
において、内外径側に位置ずれして前記第１と第２のＬ
形２辺に形成され、かつ平面矩形の隅角部を含む４辺に
わたり形成される嵌合溝に嵌合するように伸長している
構成を特徴とする。本発明では、トンネル軸方向とトン
ネル円周方向に鋼殻セグメントを接合するとき、相対し
て配設される各鋼製セグメントの第１と第２のＬ形２辺
の側縁部の突出部接合端面と凹み部接合端面が互いに係
合することで、各鋼殻セグメントは、トンネル軸方向、
トンネル円周方向ともに内外径側にずれないようしっか
りと係合し、さらに、平面矩形の隅角部を含む４辺にわ
たり形成される嵌合溝に嵌合の止水パッキングにより、
各鋼殻セグメントのトンネル軸方向とトンネル円周方向
の両接合部の止水が完璧に行われる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は、本発明に係る鋼殻セグメン
トの湾曲凸面を上にした斜視図、図２は図１の平面図、
図３は同じく図１の平面図で、この図は、他の構成を図
示省略して、本発明の主要素をなすリング状止水パッキ
ング１０の嵌合溝（つまり取付溝）４をより明確に示す
る図である。図４は図１の底面図を示す。

【０００９】図５は図３におけるＡ−Ａ断面で、図６〜
図８には鋼殻セグメントのトンネル軸方向の接合部の止
水構造が示されている。図９、図１０には鋼殻セグメン
トのトンネル円周方向接合部の止水構造が示されてい
る。

【００１０】図１〜図３及び、図３のＡ−Ａ断面関連図
として示す図６〜図８において、鋼殻セグメント１はト
ンネル円周方向に延長する前後一対のＨ形鋼からなる円
弧状枠材（外側フランジ１２と内側フランジ２）と、ト
ンネル軸方向に延長する直線状枠材（外側フランジ１２
ａ，内側フランジ２ａ）とが溶接により固着されて、鋼
殻本体１７が構成される。その鋼殻本体１７における各
辺の外側フランジ１２の外面に凹部１６が設けられ、そ
の凹部１６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１２，１２ａと内側
フランジ２，２ａおよびウエブ１３，１３ａからなる鋼
殻本体１７の中にコンクリート（鉄筋の図示を省略）１
４を充填することにより鋼殻セグメント１が構成されて
いる。なお、前記鋼殻セグメント１には、裏込め用モル
タル等の裏込め材注入用の注入パイプ７が設けられてい
る。

【００１１】鋼殻セグメント１のトンネル軸方向一端側
（図６〜図８の右側）において、トンネル軸方向にみて
前方に突出する鋼製外側フランジ１２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の間を接続する傾斜面３が設けられ
る。さらに、傾斜面３の基端部には、その傾斜面３の延
長線上において、前記傾斜面３の断面欠損をすることな
く略半円断面のパッキング嵌合溝４が設けられる。この
パッキング嵌合溝４にリング状止水パッキング１０が嵌
着されている。

【００１２】鋼殻セグメント１のトンネル軸方向他端側
（図６〜図８の左側）は、前記対向する相手側（図の右
側部分）の外側フランジ１２の各部と対称配置になるよ
うに突出部接合端面８と凹み部接合端面９と、その突出
部接合端面８と凹み部接合端面９の間を接続する傾斜面
３が設けられ、さらに、傾斜面３の基端部には、前述の
場合と同様に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
１０が嵌着されている。

【００１３】さらに、図６〜図８において、互いに接合
すべき鋼殻セグメント１の内側フランジ２も外側フラン
ジ１２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８と凹み部接合端面９と、前記
突出部接合端面８と凹み部接合端面９を接続する傾斜面
３と、傾斜面３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４が前述の場合と同様に設けられ、
このパッキング嵌合溝４にリング状止水パッキング１０
が嵌着されている。

【００１４】次に、図１〜図３及び、図３のＢ−Ｂ断面
関連図として示す図９、図１０において、鋼殻セグメン
ト１のトンネル円周方向一端側（図９〜図１０の右側）
において、トンネル軸方向にみて前方に突出する鋼製外
側フランジ１２ａには、突出部接合端面８ａと凹み部接
合端面９ａと、この突出部接合端面８ａと凹み部接合端
面９ａの間を接続する傾斜面３ａが設けられ、さらに、
傾斜面３ａの基端部には略半円断面のパッキング嵌合溝
４が前述の場合と同様に設けられ、このパッキング嵌合
溝４にリング状止水パッキング１０が嵌着されている。

【００１５】鋼殻セグメント１のトンネル軸方向他端側
（図９〜図１０の左側部分）は、前記対向する相手側
（図の右側部分）の外側フランジ１２ａの各部と対称配
置になるように突出部接合端面８ａと凹み部接合端面９
ａと、その突出部接合端面８ａと凹み部接合端面９ａの
間を接続する傾斜面３ａが設けられ、さらに、傾斜面３
ａの基端部には、略半円断面のパッキング嵌合溝４が前
述の場合と同様に設けられ、このパッキング嵌合溝４に
リング状止水パッキング１０が嵌着されている。

【００１６】さらに、図６〜図８において、互いに接合
すべき鋼殻セグメント１の内側フランジ２ａも外側フラ
ンジ１２ａ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８ａと凹み部接合端面９ａ
と、前記突出部接合端面８ａと凹み部接合端面９ａを接
続する傾斜面３ａと、傾斜面３ａ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１０が
嵌着されている。

【００１７】前記の鋼殻セグメント１をトンネル軸方向
に接合するには、図６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と外側フランジ１２をそれぞれ
の傾斜面３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と凹み部接合端面９とが近接ま
たは当接し、かつ各傾斜面３が近接または当接したと
き、図７に示すように、各リング状止水パッキング１０
は各突出部接合端面８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同士の接合
部間隙及び、外側フランジ１２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璧とな
る。

【００１８】前述のようにして接合された鋼殻セグメン
ト１のウエブ１３間に形成される空間５（図７に示す）
には、モルタル等の常温硬化性材料１８が充填される。
図８には、前記空間５に硬化材料１８を注入するパイプ
６が示されている。

【００１９】また、前記の鋼殻セグメント１をトンネル
円周方向に接合するには、前述のトンネル軸方向に接合
する場合と同様に、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２ａと外側フランジ１２ａをそ
れぞれの傾斜面３ａ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８ａと凹み部接合端面９
ａとが当接し、かつ各傾斜面３ａが近接または当接した
とき図１０に示すように、各リング状止水パッキング１
０は各突出部接合端面８ａで押されて変形し、よって、
トンネル円周方向に対向する一対の内側フランジ２ａ同
士の接合部間隙及び、外側フランジ１２ａ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
完璧となる。前述のようにして接合された鋼殻セグメン
ト１のウエブ１３ａ間に形成される空間には、モルタル
等の常温硬化性材料１８ａが充填される。

【００２０】前述のように、本発明の実施形態では、鋼
殻セグメント１のトンネル軸方向の接合部と、トンネル
円周方向の接合部がそれぞれ突出部接合端面８，８ａと
凹み部接合端面９，９ａの係合及び、凹み部接合端面
９，９ａに形成のパッキン用嵌合溝４に安定に嵌合保持
されるリング状止水パッキング１０を介して水密的に接
合され、この内側と外側フランジ接合部の止水構造が完
璧となる。

【００２１】なお、リング状止水パッキング１０は図６
に拡大図示のように、円形断面の本体と一体に側面に突
条２２のある突出片２１を一体に設けて構成し、この突
出片２１を凹み部接合端面９に当てがうことで、セグメ
ント接合面の止水性はより向上する。さらに、このパッ
キング１０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。また、リング状止水パッ
キング１０を構成する手段としては、直線状のパッキン
グ材をパッキング嵌合溝４に沿って、接着剤により固着
して、リング状または閉ループ状に形成してもよい。

【００２２】本実施形態に係る鋼殻セグメント１は、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。

【００２３】そこで、本実施形態の鋼殻セグメント１間
のトンネル円周方向の鋼殻セグメント１間の継手構造は
図１〜図４に示されるようになっている。まず、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上
方からみた斜視図で示す図１において鋼殻セグメント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１
９と、雌側の係合孔２０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。

【００２４】すなわち、鋼殻セグメント１の円周方向両
端のウエブ１３ａに設けた板部材２０ａに前述の雌側の
係合孔２０が開設されている。

【００２５】さらに、鋼殻セグメント１の円周方向両端
のウエブ１３には前述の雄側の鉤状突起１９の基端部が
固着されていて、この鉤状突起１９の先端部は、トンネ
ル軸方向のウエブ１３から少し出張っている。

【００２６】前記セグメント間の継手構造において、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、トンネル軸方向に移動させる
ことにより、鉤状突起１９が係合孔２０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、
内側や外側から強大な水圧、気圧等の圧力負荷が加わっ
ても、各鋼殻セグメント１間の接合部は水蜜性を保持
し、かつ圧力に十分耐えることができる。

【００２７】また、リングに組まれた鋼殻セグメント１
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１１には、前記継手手段を使用
したセグメント覆工２７が示されており、２５はその雄
側係合部材である。なお、図２、図３の２６は雌側係合
部材である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、正面が円弧状で平面が
矩形であり、ウエブを介して結合された鋼製外側フラン
ジと鋼製内側フランジから構成される鋼殻セグメントに
おいて、前記外側と内側の鋼製フランジのうち、両方又
は一方のフランジの平面矩形部を対角線で２分した場合
における第１のＬ形２辺の側縁部と、第２のＬ形２辺の
側縁部のうちの一方の側縁肉厚部の内径側を段部を介し
て外径側よりも突出させて突出接合端面とすると共に、
外径側を凹み部接合端面とし、他方の側縁肉厚部の外径
側を段部を介して内径側よりも突出させて突出部接合端
面とすると共に、内径側を凹み部接合端面とし、前記第
１と第２のＬ形２辺の前記各凹み部接合端面に沿って４
辺にわたり止水パッキングが嵌合する嵌合溝を設けたの
で、鋼殻セグメント１におけるトンネル軸方向前後部及
び、トンネル円周方向の前後部のセグメントフランジの
突出部接合端面８，８ａと凹み部接合端面９，９ａとの
嵌合により、各鋼殻セグメント１を強力に連結すること
ができるのは勿論、特に本発明では、トンネル軸方向と
トンネル円周方向の鋼殻セグメント１の間において、セ
グメント内側や外側から水圧、気圧等の圧力負荷が加わ
った場合、鋼殻セグメントの平面矩形の隅角部を含む４
側辺に形成した嵌合溝４に嵌着される止水パッキングに
よってその漏出が確実に阻止される。なお、止水パッキ
ングをはリング状とするときは、平面矩形の鋼殻セグメ
ントの４辺に設けられたパッキング嵌合溝４に容易にし
かも確実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】本発明のに係る鋼殻セグメントの円弧状凸部を
上にして見た斜視図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図２をさらに省略して示す図で、鋼殻セグメン
トの４辺に形成されるリング状止水パッキング嵌合溝を
示すためのセグメントの平面図である。

【図４】図１の鋼殻セグメントの底面図である。

【図５】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】トンネル軸方向に隣り合う鋼殻セグメント相互
を接合すべく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７】図６の鋼殻セグメント同士をトンネル軸方向に
接合した状態を示す断面図である。

【図８】図７において、トンネル軸方向に接合した鋼殻
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９】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１０】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１１】本発明に係るセグメント覆工の斜視図であ
る。

【図１２】従来例を示し、トンネル軸方向に相対する鋼
殻セグメントの接合部の嵌合直前の状態を示す部分断面
図である。

【図１３】図１２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 空間 ６ パイプ ７ 注入パイプ ８ 突出部接合端面 ９ 凹み部接合端面 １０ リング状止水パッキング 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 突出片 １６ 凹部 １７ 鋼殻本体 １８ 常温硬化材料 １９ 鉤状突起 ２０ 係合孔 ２１ 突片 ２２ 突条 ２４ 支持フレーム ２５ 雄側係合部材 ２６ 雌側係合部材 ２７ セグメント覆工 ２８ フランジ ２９ 傾斜面 ３０ 止水材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正面が円弧状で平面が矩形であり、ウエ
   ブを介して結合された鋼製外側フランジと鋼製内側フラ
   ンジから構成される鋼殻セグメントにおいて、前記外側
   と内側の鋼製フランジのうち、両方又は一方のフランジ
   の平面矩形部を対角線で２分した場合における第１のＬ
   形２辺の側縁部と、第２のＬ形２辺の側縁部のうち、一
   方の側縁肉厚部の内径側を段部を介して外径側よりも突
   出させて突出接合端面とすると共に、外径側を凹み部接
   合端面とし、他方の側縁肉厚部の外径側を段部を介して
   内径側よりも突出させて、突出部接合端面とすると共
   に、内径側を凹み部接合端面とし、前記第１と第２のＬ
   形２辺の各凹み部接合端面に沿って平面矩形の４辺にわ
   たり止水パッキングが嵌合する嵌合溝を設けた構成を特
   徴とする鋼殻セグメント。
2. 【請求項２】 前記嵌合溝は、第１と第２のＬ形２辺が
   隣設する隅角部において内外径側に段差部を有して隣設
   しており、前記止水パッキングは、前記段差部におい
   て、内外径側に位置ずれして前記第１と第２のＬ形２辺
   に形成され、かつ平面矩形の隅角部を含む４辺に形成さ
   れる嵌合溝に嵌合するように伸長している構成を特徴と
   する請求項１記載の鋼殻セグメント。
3. 【請求項３】 前記第１と第２のＬ形２辺における内径
   側の突出部接合端面の外面及び、外径側の突出部接合端
   面の内面には、各突出部が断面先細状となるように傾斜
   面が形成されている請求項１又は２に記載の鋼殻セグメ
   ント。