JP3735532B2 - Segment ring for shield construction - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法によるトンネル覆工に使用される多分割型のセグメントリング、セグメントおよびリング間継手に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シールド工事用セグメントリングとして、3ヒンジ構造で一体化した3等分割型のセグメントリングが、内的に安定したシールド覆工を形成するものとして知られている。また、この3等分割型のセグメントリングを用いるシールド工法は、小口径トンネルの経済的な構築方法として、従来から広く普及している。
【0003】
そして、この3ヒンジ構造・3等分割型のセグメントリングを小口径のシールドマシン内で組み立てる方法としては、図10に示すように、覆工を構成する各セグメント51,52,53と地山54とのクリアランスを通常の場合よりも大きくして、先ず、セグメント51をセットした後、セグメント52を前記クリアランスを利用し地山側に退避させてセットすることで、セグメント53をセットできるようにし、次いでセグメント52を内側に向かって回転移動させることでセグメント52と53を組み付けて所定の位置にセットする方法を採用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の3ヒンジ構造・3等分割型のセグメントリングの場合、前述した理由から、セグメントリングの外形に比べてシールドマシンによる掘削断面を大きくして、各セグメントと地山とのクリアランスを大きくするため、クリアランスへ充填する裏込め材が掘削断面に比して多くなってしまう問題点があった。そのため、裏込め材料の品質や施工精度の影響を受けやすくなり、地表面陥没等の恐れが出てくることもある。また、裏込め材費用の全体工費に占める割合が大きくなってしまう。また、3等分割型では1セグメントピースの大きさからトンネル口径に限界があり、大径のシールドトンネルに適用することができない問題もある。
【0005】
また、シールド工法においては、構築されたセグメントリングの底部には、施工に使用される搬送用台車のためのレールが敷設されるが、レールの敷設作業および撤去作業が手間がかかるなどの問題がある。さらに、構築されたセグメントリング内には風管等の配管を設置する必要があるが、この配管の取付作業および撤去作業も手間がかかるなどの問題がある。
【0006】
本発明は、前述のような問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、セグメントのセット時における各セグメントと地山とのクリアランスを少なくすることができ、さらに大径のシールドトンネルに適用することが可能となり、また搬送用台車のレールの敷設・撤去作業および風管等の取付・撤去作業を省略することができ、またリング間を簡単で安価な部材により簡単かつ強固に接合することができるシールド工事用セグメントリング、セグメントおよびリング間継手を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1のシールド工事用セグメントリングは、覆工用リングを構成する3個以上のn個のセグメントをn個のヒンジ構造で円周方向に接合してなるn個ヒンジ構造のセグメントリングにおいて、n個のセグメントの少なくとも1つのセグメントを円周方向に分割してm個(m>n)のセグメントから構成すると共に、前記分割セグメントの1つをリング軸方向に対して傾斜する傾斜接合面を片側に有するキーセグメントと前記傾斜接合面に接合する傾斜接合面を有する片側傾斜面のセグメントとから構成し、前記キーセグメントをセグメント間にリング軸方向から挿入し、キーセグメントと片側傾斜面のセグメントの傾斜接合面同士を接続用金具で剛接合して一体化し、m個の接合部のうちn個の接合部をヒンジ構造で接合し、他の接合部を接続用金具で剛接合してなるn個ヒンジ構造m個分割型のセグメントリングが形成されていることを特徴とする。
【0008】
即ち、例えば円環構造における構造安定性がよい3ヒンジ構造の場合、セグメントを4分割、5分割などとし、このうちの1個のセグメントをキーセグメントとし、4分割の場合、キーセグメントとこのキーセグメントに傾斜接合面で接合するセグメントを接続用金具で剛接合して一体化し、5分割の場合、残りの通常セグメント同士もトンネル軸方向と平行な接合面同士を接続用金具で剛接合して一体化し、3ヒンジ構造(平面視がトンネル軸方向と平行で、かつ正面視が凹凸形状でせん断力のみを伝達する構造)の覆工用リングを形成する。3ヒンジ構造に限らず、n個のヒンジ構造でセグメントをm(>n)分割すること、例えば4ヒンジ構造で5分割、6分割などとすることも可能である。
【0009】
キーセグメント以外のセグメントを先にセットした後、キーセグメントをトンネル軸方向から挿入することで、従来のように地山とセグメントとのクリアランスを利用することなく、複数ヒンジ構造の覆工用リングを形成することができ、クリアランスを少なくすることで、裏込め材の充填量の低減等が図られる。また、4分割3ヒンジ構造(ミニシールドトンネル)では、1セグメントピースの大きさからトンネル口径に限界があるが、例えば5分割3ヒンジ構造とすることで、大径のシールドトンネルにも適用が可能となる。
【0010】
本発明の請求項2のシールド工事用セグメントリングは、請求項1のセグメントリングにおいて、底部のセグメントはインバートセグメントであることを特徴とする。このインバートセグメントの水平でフラットな上面により、内部作業の施工性・安全性を向上させることができ、またレール設置等も可能となる。また、このインバートセグメントの上面に幅方向(トンネル軸直角方向)に若干の傾斜を付けることで、後述する溝にインバート面の水を流すこともできる。
【0011】
本発明の請求項3のシールド工事用セグメントリングは、請求項2のセグメントリングにおいて、インバートセグメントの上部にリング軸方向(トンネル軸方向)に延在する溝が形成されていることを特徴とする。この溝は、中央に1つ設けてもよいし、左右に間隔をおいて複数設けてもよい。複数のセグメントリングがリング間継手により接合されると、トンネル軸方向に連続した溝が形成され、この溝を施工時における搬送用台車の走行用のガイドとして利用することができ、また施工中だけではなく供用後の維持管理においても管路歩行や管理機械類の走行にも利用することができる。さらに、この溝にモルタルなどでトンネル軸方向の勾配調整を施すことにより、施工時や供用後の維持管理時に排水溝として利用することができる。また、インバートセグメントの上面にも同様にモルタルなどで勾配調整を施すことができる。このようなインバートセグメントを使用することで、排水機能を簡単に付加することができる。
【0012】
本発明の請求項4のシールド工事用セグメントリングは、請求項2または請求項3のセグメントリングにおいて、インバートセグメントの内部にリング軸方向(トンネル軸方向)に延在する空間が形成されていることを特徴とする。複数のセグメントリングがリング間継手により接合されると、トンネル軸方向に連続した空間が形成され、この空間を施工時には風管等に利用でき、また完成後にはケーブル等の配設や他の目的に利用することができる。
【0013】
本発明の請求項5のシールド工事用セグメントリングは、請求項2に記載のセグメントリングにおいて、インバートセグメントの内面に二次覆工コンクリートが一体的に形成され、このインバートセグメントの内部にリング軸方向に延在する溝または空間が形成されていることを特徴とする。インバートセグメントのセグメント厚が増すことにより前述の溝(ガイド溝や排水溝など)や空間(風管など)を容易に形成することができる。これと同時に、従来のセグメント組み立て後の二次覆工コンクリートの施工を省略できると共に、鉄筋の被りを考慮した通常のセグメント厚に対して所定厚さの二次覆工コンクリートが一体的に成形されているため、将来削り取りにより補修が可能となる。また、このようなセグメントは一体型の工場製品であるため、品質および精度が良いことから、二次覆工部を薄くすることができ、トンネル外径を小さくすることができる。
【0014】
本発明の請求項6のシールド工事用セグメントリングは、請求項1に記載のセグメントリングにおいて、セグメントの内面に二次覆工コンクリートが一体的に形成され、このセグメントの内部にリング軸方向に延在する空間が形成されていることを特徴とする。分割された各セグメントのセグメント厚が増すことにより前述の空間(風管など)を容易に形成することができる。これと同時に、従来のセグメント組み立て後の二次覆工コンクリートの施工を省略できると共に、鉄筋の被りを考慮した通常のセグメント厚に対して所定厚さの二次覆工コンクリートが一体的に成形されているため、将来削り取りにより補修が可能となる。また、このようなセグメントは一体型の工場製品であるため、品質および精度が良いことから、二次覆工部を薄くすることができ、トンネル外径を小さくすることができる。
【0015】
本発明の請求項7のシールド工事用セグメントリングは、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5または請求項6のセグメントリングにおいて、セグメントリング同士を、両端部が取付孔に挿入される筒状部材とこの筒状部材の両端部内に打ち込まれて該両端部を拡径する拡径部材とからなるリング間継手で接合してなることを特徴とする。既に組み立てられたセグメントリングあるいは次に組み立てられるセグメントリングに、両端に拡径部材を有する筒状部材を予めセットしておけば、シールドマシンの推進ジャッキの反力により、両端の拡径部材が筒状部材内に打ち込まれ、セグメントリング同士が強固に固定される。このリング間継手は、汎用されている打ち込み式アンカー金物を改良したものを使用することができ、リング間継手を安価なものとすることができると共に、シールドマシンの推進ジャッキにより固定することができ、接合作業が極めて容易となる。なお、リング間の接合は、セグメントピース同士の接合部がトンネル軸方向に連続するいも継ぎでもよいし、セグメントピース同士の接合部がトンネル軸方向にずれる千鳥組でもよい。
【0016】
本発明の請求項8のシールド工事用セグメントリングは、請求項7のセグメントリングにおいて、セグメントリング同士を、リング間継手が設置される部分において凹凸(ほぞとほぞ穴)で嵌合してなることを特徴とする。リング間において、せん断力の伝達機能を大きく確保することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。この実施形態は、3ヒンジ4分割型(あるいは5分割型)のシールドセグメントリングの例である。なお、図示例ではミニシールドセグメントであるが、これに限定されことなく、中形・大型のシールドセグメントおよびn個ヒンジm個分割(n<m)のセグメントリングに適用できることはいうまでもない。
【0023】
図1は、3ヒンジ4分割型のミニシールドセグメントリングの正面図と平面図を示したものであり、このセグメントリング1は、4つのセグメントピースに分割され、底部用のインバートセグメント2(A1型)と、左右側壁用の標準型のセグメント3(A2型)および片側傾斜面のセグメント4(B型)と、頂部用のキーセグメント5(K型)から構成され、キーセグメント5とセグメント4とが傾斜面11で当接しセグメント間継手12により剛接合されて一体化し、3個のインバートセグメント2、一体化したセグメント4・5、セグメント3が互いにヒンジ構造10で接合されている。
【0024】
3ヒンジ5分割型の場合には、例えば標準型のセグメント3(A2型)の部分が二点鎖線で示すように2分割され(図示ではセグメント3の長さが短いが実際にはセグメントリングが円周方向にぼぼ等分割される)、この2分割されたセグメントがトンネル軸方向に平行な接合面で接合され、セグメント間継手12により剛接合されて一体化する。
【0025】
ヒンジ構造10は、接合面がトンネル軸方向と平行に形成され、かつ正面視が凹凸形状で接合される構造であり、せん断のみを伝達できる構造とされている。図6に示すのは、ヒンジ構造の一例であり、一方のセグメントの接合端面に形成された半径R1 の円弧表面を有する凸条部10aと、他方のセグメントの接合端面に形成された半径R1 より若干大きい半径R2 の円弧表面を有する凹条部10bを回転自在に嵌合させて構成されている。
【0026】
また、これら凸条部10aと凹条部10bはセグメントリングの外面側に偏位させて配設しており、外面側における接合面間に略三角形状の隙間が形成されて回転可能な接合部が得られるようにし、内面側における接合面間には長方形状の隙間が形成されるようにし、この内面側の隙間にコーキング材13を充填してシールを施している。なお、このコーキング材13は予め片方のセグメントの接合面に貼り付けておくことができる。
【0027】
キーセグメント5とセグメント4との接合部における互いに当接可能な傾斜面11,11は、図1に示すように、トンネル軸方向に対して適当な角度αで傾斜しており、またトンネル横断面の放射方向に対しては、適当な角度βで傾斜しており、セットされたセグメント3および4に対してトンネル軸方向の切羽側から挿入取り付けできるようにされている。
【0028】
傾斜面11に設けられるセグメント間継手12は、セグメントの内面から露出しないものを使用する。例えば、図4,図5に示すように、傾斜面11におけるトンネル軸方向とセグメント板厚方向の中央部に配置された断面円弧状の雌型継手12aとこれにトンネル軸方向から挿入可能な雄型継手12bから構成する。なお、セグメント間継手12は、これに限らず、セグメントの内面側に埋設した継手板同士をボルトで締結する方式などでもよい。
【0029】
以上のような各セグメント2〜5には、図2〜図5に示すように、平面視で中央に裏込め材注入孔14が予め形成されており、またトンネル軸方向に隣接するセグメント同士がリング間継手20により剛接合される。なお、リング間の接合は、図1(b) に示すように、セグメントピース同士のヒンジ接合部がトンネル軸方向にずれる千鳥組とされているが、ヒンジ接合部がトンネル軸方向に連続するいも継ぎでもよい。
【0030】
図7,図8に示すのは、リング間継手20の例である。図7においては、汎用されている打ち込み式のアンカーを改良したもの使用しており、両端部にスリットを形成した筒状部材(インサート金物)21と、この筒状部材21に両端部に打ち込まれて両端部を拡径可能な拡径部材(楔金物)22とからリング間継手20を構成している。
【0031】
接合するセグメントの接合端面における板厚方向中央に、リング間継手20を挿入取り付け可能な取付孔23を予め設けておき、例えば、セットの終了したセグメントの取付孔23にリング間継手20の一方の端部を挿入取り付けしておき、次にセットされるセグメントの取付孔23に前記リング間継手20の他方の端部を挿入し、エレクターとシールドマシンの推進ジャッキでセグメントを押し込んで組み付けることで、両端部の拡径部材22が筒状部材21内に押し込まれ、拡径部材22の両端部が拡径することで、セグメントリング同士が強固に接合される。
【0032】
図7(b)では、リング間継手20が取り付けられる部分に互いに嵌合するほぞ24とほぞ穴25を形成し、トンネル横断面の放射方向におけるせん断力の伝達機能を増大させている。また、ほぞ24とほぞ穴25の間に補強金物26を介在させ、凹凸部を補強している。即ち、セグメント桁高が小さい場合は、凹凸部を極力小さくして補強を行うようにしている。
【0033】
図8は、雄型継手27と雌型継手28によりリング間継手20を構成した例であり、雌型継手28内に雄型継手27が挿入され雌型の爪部材29に嵌合することにより、せん断力の伝達機能を大きく確保することができる。
なお、セグメントリング1の接合端面には、円周方向に連続するシール溝15が形成されており、このシール溝15内に止水シール材を収納し、シールドマシンのジャッキ推力で圧着させることで、リング間の止水がなされる。
【0034】
以上のような構成において、組み立てに際しては、先ずインバートセグメント2をセットし、次いで、このインバートセグメント2の左右両側にセグメント3,4をセットし、各セグメント2〜4をエレクターと推進ジャッキにより押し込み前述のリング間継手20により既に前工程で構築の完了しているセグメントリングに固定する。次に、セットの終了したセグメント3と4との間にキーセグメント5をトンネル軸方向から挿入することで取り付ける。このキーセグメント5も既に前工程で構築の完了しているセグメントリングに固定する。その後、キーセグメント5とセグメント3をセグメント間継手12で剛接合する。
【0035】
セグメントリング1は、4分割型(あるいは5分割型)であるが、セグメント3とキーセグメント5は剛接合により一体化しているため、3ヒンジのセグメントリングとして内的に安定したリングとして挙動することになる。また、4分割3ヒンジでは、1セグメントピースの大きさからトンネル口径に限界があるが、5分割以上の3ヒンジ構造とすることにより、大径のシールドトンネルにも適用が可能となる。
【0036】
次に、インバートセグメント2は、図2に示すように、上面に水平面30aを有する厚板部分30を有しており、この厚板部分30の中央にトンネル軸方向に連続可能な溝31を予め形成しておく。水平面30aを搬送用台車32のタイヤの転動面として利用し、溝31内に搬送用台車32の水平ローラ付きのガイド部材32aを挿入して案内支持させることで、レールがなくても搬送用台車32を自動走行させることができる。なお、大型シールドセグメントの場合には、溝31を2個平行に配設し、往路と復路に使用することもできる。
【0037】
また、下水道等においては、インバートセグメント2の上面および溝31にモルタル等でトンネル軸方向の勾配調整を施すことで、トンネル軸方向に連続した勾配を形成し、水が溜まるのを防止することができる。なお、インバートセグメント2の上面にはトンネル軸直角方向の若干の傾斜を溝31に向かって形成することにより、インバート上面の水を溝31に流すことができる。
【0038】
さらに、インバートセグメント2の厚板部分30の内部には、トンネル軸方向に連続可能な挿通孔33を予め形成しておく。この挿通孔33はセグメント製作時に溝31の両側に管を埋設するなどして形成することができ、施工時には風管等として利用し、また完成後はケーブル等の配設や他の目的に利用する。
【0039】
また、インバートセグメント2および各セグメント3〜5の内面には、二次覆工コンクリートが一体的に形成され、インバートセグメント2では、図2に示すように、溝31と挿通孔33を容易に形成できるようにされ、他のセグメント3〜5においても、図9に示すように、挿通孔33を容易に形成できるようにされている。
【0040】
例えば、図9に示すように、セグメント2〜5の一次覆工コンクリート部40には鉄筋40aの被りを確保し、かつ、所定の強度を持たせた上で、所定厚みの二次覆工コンクート部41を一体的に形成する。例えば、一次覆工コンクリート部40を100mmとし、二次覆工コンクート部41を50mmとし、これらを内寸法150mmの成形型枠を用いて一体的に成形する。
【0041】
このような二次覆工コンクート部を一体的に形成しておくことにより、従来の二次覆工作業を省略することができる。また、従来の二次覆工は鉄筋の被りが少ないため、削り取りによる補修ができないが、本発明では、鉄筋の被りを確保した一次覆工コンクリート部40に対して厚い二次覆工コンクート部41が一体的に形成されているため、将来、削り取りにより補修が可能となる。なお、一次覆工コンクリート部40と二次覆工コンクート部41との間に、シート等の剥離材や剥離剤を成形時に埋設しておくこともできる。また、このようなセグメントは一体型の工場製品であるため、品質および精度が良いことから、二次覆工部を薄くすることができ、トンネル外径を小さくすることができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明は以上のような構成からなるので、次のような効果を奏する。
(1) キーセグメント以外のセグメントを先にセットした後、キーセグメントをトンネル軸方向から挿入することで、従来のように地山とセグメントとのクリアランスを利用することなく、例えばセグメントが4分割、5分割以上で3ヒンジ構造の覆工用リングを形成することができ、クリアランスを少なくすることで、裏込め材の充填量を低減することができる。これにより、工費を大幅に低減でき、また裏込め材による品質や施工精度への影響を少なくすることができ、品質および施工精度の向上を図ることができる。また、例えば、3ヒンジでセグメントを5分割以上とすることで、大径のシールドトンネルにも3ヒンジ構造等を適用することが可能となる。
【0043】
(2) 底部のセグメントをインバートセグメントとすれば、水平でフラットな面により、内部作業の施工性・安全性を向上させることができ、またレール設置等も可能となる。また、排水のためのトンネル軸方向およびトンネル軸直角方向の勾配調整を簡単に行うことができる。
【0044】
(3) インバートセグメントの上部に溝を設ければ、この溝を施工時における搬送用台車の走行用のガイドとして利用することができ、レールの設置を省略することができ、工期短縮およびコストの低減を図ることができる。また、この溝を施工時や供用後の維持管理時の排水溝として利用することもできる。
【0045】
(4) インバートセグメントの内部に空間を形成すれば、この空間を施工時には風管等に利用することができ、また完成後にはケーブル等の配設や他の目的に利用することができ、従来のセグメントリング内に風管やケーブル等を設置する手間が省かれ、工期短縮およびコストの低減を図ることができる。
【0046】
(5) リング間継手に筒状部材とこの筒状部材の両端部内に打ち込まれる拡径部材とからなるリング間継手を用いれば、リング間継手を安価なものとすることができると共に、エレクターやシールドマシンの推進ジャッキにより簡単に固定することができ、接合作業が極めて容易となる。
【0047】
(6) リング間継手が設置される部分を凹凸で嵌合させる構造とすることにより、リング間におけるせん断力の伝達機能を大きく確保することができる。
【0048】
(7) セグメントの内面に二次覆工コンクリートを一体的に形成することにより、溝や空間を容易に形成することができる。さらに、従来のセグメント組み立て後の二次覆工コンクリートの施工を省略でき、工期の短縮およびコストの低減を図ることができると共に、鉄筋の被りを考慮した通常のセグメント厚に対して所定厚さの二次覆工コンクリートが一体的に成形されているため、将来削り取りにより補修が可能となる。また、セグメントは一体型の工場製品であるため、品質および精度が良いことから、二次覆工部を薄くすることができ、トンネル外径を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシールド工事用セグメントリングの1実施形態を示したものであり、(a) は正面図、(b) は平面図、(c) は正面図である。
【図2】本発明のセグメントリングにおけるインバートセグメントを示したものであり、(a) は平面図、(b) は正面図である。
【図3】本発明のセグメントリングにおける側壁用の標準型のセグメントを示したものであり、(a) は正面図、(b) は下面図である。
【図4】本発明のセグメントリングにおける側壁用の片側傾斜接合面のセグメントを示したものであり、(a) は正面図、(b) は下面図である。
【図5】本発明のセグメントリングにおける頂部用のキーセグメントを示したものであり、(a) は正面図、(b) は下面図である。
【図6】本発明のセグメントリングにおけるヒンジ構造の例を正面図である。
【図7】本発明のリング間継手の例を示す断面図である。
【図8】本発明のリング間継手の他の例を示す断面図である。
【図9】本発明のセグメントを示す正面図である。
【図10】従来の3ヒンジ構造・3等分割型のセグメントリングの組み立て方法を示す正面図である。
【符号の説明】
1…セグメントリング
2…底部用のインバートセグメント(A1型)
3…側壁用のセグメント(A2型)
4…側壁用のセグメント(B型)
5…頂部用のキーセグメント(K型)
10…ヒンジ構造
10a…凸条部
10b…凹条部
11…傾斜面
12…セグメント間継手
12a…雄型継手
12b…雌型継手
13…コーキング材
14…裏込め材注入孔
15…シール溝
20…リング間継手
21…筒状部材(インサート金物)
22…拡径部材(楔金物)
23…取付孔
24…ほぞ
25…ほぞ穴
26…補強金物
27…雄型継手
28…雌型継手
29…爪部材
30…厚板部分
30a…水平面
31…溝
32…搬送用台車
32a…ガイド部材
33…挿通孔
40…一次覆工コンクリート部
41…二次覆工コンクリート部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-segment segment ring, a segment, and an inter-ring joint used for tunnel lining by a shield method.
[0002]
[Prior art]
As a segment ring for shield construction, a three-segment segment ring integrated with a three-hinge structure is known to form an internally stable shield lining. Further, the shield method using the three equally divided segment rings has been widely used as an economical construction method for small-diameter tunnels.
[0003]
As a method of assembling this three-hinge structure / three equally-divided segment ring in a small-diameter shield machine, as shown in FIG. 10, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the above-described conventional three-hinge structure and three equally divided segment rings, the excavation section by the shield machine is made larger than the outer shape of the segment ring for the reasons described above, and the clearance between each segment and the ground is increased. Therefore, there is a problem that the backfill material to be filled in the clearance is larger than the excavated cross section. For this reason, it is easily affected by the quality of the backfilling material and the construction accuracy, and there is a possibility that the ground surface may be depressed. In addition, the ratio of the back-filling material cost to the total construction cost increases. In addition, there is a problem that the three-divided type has a limit in the tunnel diameter due to the size of one segment piece and cannot be applied to a large-diameter shield tunnel.
[0005]
In addition, in the shield method, rails for the transport carriage used for construction are laid at the bottom of the constructed segment ring, but there are problems such as troublesome rail installation and removal work. is there. Furthermore, although it is necessary to install a pipe such as a wind pipe in the constructed segment ring, there is a problem that it takes time to install and remove the pipe.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to reduce the clearance between each segment and the ground when the segment is set, and further to a large-diameter shield tunnel. It can be applied, and it is possible to omit the installation / removal work of the rail of the transport carriage and the installation / removal work of the wind pipe, etc., and the rings are simply and firmly joined by simple and inexpensive members. It is to provide a shielded segment ring, a segment and a joint between rings.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The segment ring for shield construction according to claim 1 of the present invention is an n-hinge structure segment formed by joining three or more n segments constituting the lining ring in the circumferential direction with n hinge structures. In the ring, at least one segment of n segments is divided into m segments (m> n) in the circumferential direction, and one of the segment segments is inclined with respect to the ring axis direction. It is composed of a key segment having a joint surface on one side and a segment of one side slope surface having a slope joint surface joined to the slope joint surface, and the key segment is inserted between the segments from the ring axis direction, and the key segment and the one side slope Rigidly join the slanted joint surfaces of the surface segments with connecting fittings, join n joints of m joints with hinge structure, etc. A segment ring of n pieces of n hinge structures formed by rigidly joining the joints of the above with connecting metal fittings is formed .
[0008]
That is, for example, in the case of a three-hinge structure with good structural stability in an annular structure, the segment is divided into four, five, etc., one of these segments is the key segment, and in the case of four divisions, the key segment and the key The segment to be joined to the segment with the inclined joint surface is rigidly joined with the connecting bracket, and in the case of five divisions, the remaining normal segments are also rigidly joined to each other with the joint bracket that is parallel to the tunnel axis direction. A ring for lining with a three-hinge structure (a structure in which the plan view is parallel to the tunnel axis direction and the front view is an uneven shape and transmits only shearing force) is formed. The segment is not limited to the three-hinge structure, and the segment can be divided into m (> n) by n hinge structures, for example, a five-segment structure, a six-segment structure, and the like.
[0009]
After setting the segment other than the key segment first, the key segment is inserted from the tunnel axis direction, so that a multi-hinge structure lining ring can be formed without using the clearance between the ground and the segment as in the past. It can be formed, and by reducing the clearance, the filling amount of the backfilling material can be reduced. In addition, in the 4 split 3 hinge structure (mini shield tunnel), there is a limit to the tunnel diameter due to the size of 1 segment piece. For example, the 5 split 3 hinge structure can be applied to a large diameter shield tunnel. It becomes.
[0010]
The segment ring for shield construction according to
[0011]
The segment ring for shield construction according to
[0012]
The segment ring for shield construction according to
[0013]
The segment ring for shield construction according to
[0014]
The segment ring for shield construction according to claim 6 of the present invention is the segment ring according to claim 1, wherein the secondary lining concrete is integrally formed on the inner surface of the segment and extends in the ring axial direction inside the segment. An existing space is formed. By increasing the segment thickness of each divided segment, the above-described space (wind pipe or the like) can be easily formed. At the same time, the construction of the secondary lining concrete after assembling the conventional segment can be omitted, and the secondary lining concrete with a predetermined thickness is formed integrally with the normal segment thickness considering the covering of the reinforcing bars. Therefore, it will be possible to repair by scraping in the future. In addition, since such a segment is an integrated factory product, the quality and accuracy are good, so the secondary lining portion can be made thin and the tunnel outer diameter can be made small.
[0015]
The segment ring for shield construction according to claim 7 of the present invention is the segment ring according to claim 1,
[0016]
The segment ring for shield construction according to claim 8 of the present invention is the segment ring according to claim 7, wherein the segment rings are fitted to each other with irregularities (mortises and mortises) at the portion where the inter-ring joint is installed. It is characterized by. A large shear force transmission function can be secured between the rings.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments. This embodiment is an example of a shield segment ring of a 3
[0023]
FIG. 1 shows a front view and a plan view of a three-shield, four-divided mini-shield segment ring. This segment ring 1 is divided into four segment pieces, and an invert segment 2 (A1 type for the bottom). ), A standard segment 3 (A2 type) for the left and right side walls, a segment 4 (B type) having one inclined surface, and a key segment 5 (K type) for the top portion. Are in contact with each other by an inclined surface 11 and rigidly joined by an inter-segment joint 12, and the three
[0024]
In the case of the 3
[0025]
The
[0026]
Further, these
[0027]
As shown in FIG. 1, the inclined surfaces 11, 11 that can contact each other at the joint between the
[0028]
The inter-segment joint 12 provided on the inclined surface 11 is not exposed from the inner surface of the segment. For example, as shown in FIGS. 4 and 5, a female joint 12a having a circular arc cross section disposed in the center of the inclined surface 11 in the tunnel axis direction and the segment plate thickness direction, and a male joint that can be inserted into this from the tunnel axis direction. It comprises a mold joint 12b. The inter-segment joint 12 is not limited to this, and may be a system in which joint plates embedded on the inner surface side of the segment are fastened with bolts.
[0029]
As shown in FIGS. 2 to 5, the back-filling
[0030]
FIG. 7 and FIG. 8 show an example of the inter-ring joint 20. In FIG. 7, a modified type of anchor that is widely used is used, and a cylindrical member (insert hardware) 21 having slits formed at both ends, and the
[0031]
An
[0032]
In FIG. 7 (b), a
[0033]
FIG. 8 shows an example in which the inter-ring joint 20 is constituted by a male joint 27 and a female joint 28, and the male joint 27 is inserted into the female joint 28 and fitted into a
A circumferentially
[0034]
In the above configuration, when assembling, first, the
[0035]
The segment ring 1 is a 4-split type (or a 5-split type). However, since the
[0036]
Next, as shown in FIG. 2, the
[0037]
In addition, in the sewer, etc., the slope in the tunnel axis direction is adjusted to the upper surface of the
[0038]
Further, in the
[0039]
Further, secondary lining concrete is integrally formed on the inner surface of the
[0040]
For example, as shown in FIG. 9, the secondary lining concrete of a predetermined thickness is secured to the primary lining
[0041]
By forming such a secondary lining concrete part integrally, the conventional secondary lining work can be omitted. Further, since the conventional secondary lining has a small covering of the reinforcing bar, it cannot be repaired by scraping, but in the present invention, the thick secondary lining
[0042]
【The invention's effect】
Since this invention consists of the above structures, there exist the following effects.
(1) After setting a segment other than the key segment first, insert the key segment from the tunnel axis direction, for example, to divide the segment into four parts without using the clearance between the ground and the segment as in the past. A lining ring having a three-hinge structure can be formed with five or more divisions, and the amount of backfilling material can be reduced by reducing the clearance. As a result, the construction cost can be greatly reduced, the influence of the backfilling material on the quality and construction accuracy can be reduced, and the quality and construction accuracy can be improved. Further, for example, if the segment is divided into five or more by three hinges, a three-hinge structure or the like can be applied to a large-diameter shield tunnel.
[0043]
(2) If the bottom segment is an inverted segment, the workability and safety of internal work can be improved due to the horizontal and flat surface, and rail installation and the like are also possible. Further, it is possible to easily adjust the gradient in the tunnel axis direction for drainage and the direction perpendicular to the tunnel axis.
[0044]
(3) If a groove is provided in the upper part of the invert segment, this groove can be used as a guide for the transportation cart during the construction, and the installation of rails can be omitted, shortening the construction period and cost. Reduction can be achieved. Moreover, this groove | channel can also be utilized as a drainage groove | channel at the time of construction and the maintenance management after service.
[0045]
(4) If a space is formed inside the invert segment, this space can be used for wind pipes etc. during construction, and after completion, it can be used for installation of cables and other purposes. This eliminates the trouble of installing wind pipes, cables, etc. in the segment ring, and shortens the construction period and costs.
[0046]
(5) If an inter-ring joint composed of a tubular member and a diameter-expanding member driven into both ends of the tubular member is used for the inter-ring joint, the inter-ring joint can be made inexpensive, It can be easily fixed by the propulsion jack of the shield machine, and the joining work becomes extremely easy.
[0047]
(6) By adopting a structure in which the portion where the inter-ring joint is installed is fitted with unevenness, it is possible to ensure a large shear force transmission function between the rings.
[0048]
(7) Grooves and spaces can be easily formed by integrally forming the secondary lining concrete on the inner surface of the segment. Furthermore, the construction of secondary lining concrete after assembling the conventional segment can be omitted, the construction period can be shortened and the cost can be reduced, and a predetermined thickness can be obtained with respect to the normal segment thickness considering the covering of the reinforcing bars. Since the secondary lining concrete is integrally formed, it can be repaired by scraping in the future. In addition, since the segment is an integrated factory product, the quality and accuracy are good, so that the secondary lining portion can be made thin and the tunnel outer diameter can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of a segment ring for shield construction according to the present invention, in which (a) is a front view, (b) is a plan view, and (c) is a front view.
FIG. 2 shows an inverted segment in the segment ring of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a front view.
FIG. 3 shows a standard segment for a side wall in the segment ring of the present invention, wherein (a) is a front view and (b) is a bottom view.
4A and 4B show a segment of a one-side inclined joint surface for a side wall in a segment ring of the present invention, wherein FIG. 4A is a front view, and FIG. 4B is a bottom view.
5A and 5B show a top key segment in a segment ring of the present invention, in which FIG. 5A is a front view and FIG. 5B is a bottom view.
FIG. 6 is a front view of an example of a hinge structure in the segment ring of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of an inter-ring joint according to the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of an inter-ring joint according to the present invention.
FIG. 9 is a front view showing a segment of the present invention.
FIG. 10 is a front view showing a method of assembling a conventional three-hinge structure / three equally-divided segment ring.
[Explanation of symbols]
1 ...
3 ... Segment for side wall (A2 type)
4 ... Segment for side wall (B type)
5 ... Key segment for top (K type)
DESCRIPTION OF
22 ... Diameter-expanding member (wedge metal)
23 ... Mounting
Claims (8)
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