JP4125635B2

JP4125635B2 - セグメント

Info

Publication number: JP4125635B2
Application number: JP2003149031A
Authority: JP
Inventors: 誠金井; 由也近藤; 亜紀藤井; 公宏吉田; 博英橋本; 雅義土屋
Original assignee: Obayashi Corp; Kubota Corp
Current assignee: Obayashi Corp; Kubota Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP2004353187A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネル掘削断面の一次覆工に用いられるセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールドトンネルを始めとして、各種のトンネルを構築する際に、掘削面の覆工体として、ＲＣ構造やスチール構造などのセグメントが用いられている。この種のセグメントは、例えば、特許文献１に開示されているように、通常、筒体を周および軸方向に複数に分割したセグメントピースとして、予め作製される。
【０００３】
図６には、このような用途に用いられるセグメントピースの詳細な内部構造例を示している。同図に示したセグメントピースは、円筒を軸および周方向に沿って複数に分割した曲板状に形成されたセグメントピース本体１を有している。
【０００４】
セグメントピース本体１は、コンクリートの打設により曲板状に形成され、上下方向に平行に対面配置された上面２と下面３とを備え、長手方向の両側端に設けられた一対の面がピース間接合面４となっていて、短手方向の両側端に設けられた一対の面がリング間接合面となっている。
【０００５】
ピース間接合面４には、隣接する接合面４間を連結する際に用いる継手金具６の一端が、当該接合面４に臨むようにして埋設されており、継手金具６には、アンカー筋９が連結されている。また、セグメントピース本体１内には、複数の主筋７と配力筋８とが埋設されている。
【０００６】
図６に示した例では、主筋７が上，下面２，３に沿って湾曲するように２段状に配置され、かつ、このような主筋７は、セグメントピース１の短手方向に所定間隔を隔てて複数配置されている。
【０００７】
上下方向に配置された一対の主筋７間には、配力筋８の両端が、主筋７の長手方向と直交するように係止され、このような配力筋８は、主筋７の長手方向に沿って、所定の間隔を隔てて、複数設けられている。
【０００８】
しかしながら、このような構造のセグメントピースには、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２２９７８８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図６に示したセグメントピースでは、リング間接合面４に一端が露出している継手金具６に発生した応力は、アンカー筋９を介して、主筋７に伝達されることになる。
【００１１】
ところが、アンカー筋９と主筋７とは、重ね継手構造となっているので、この応力伝達は、一方の継手金具６→アンカー筋９→本体１のコンクリート→主筋７→本体１のコンクリート→アンカー筋９→他方の継手金具６と伝達され、特に、アンカー筋９と主筋７との間にコンクリートが介在していて、両者間の直接的な関連がないので、環状にセグメントピースを組立てた場合に、応力伝達が円滑に行えなかった。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、応力伝達が円滑に行えるセグメントを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、一対のピース間およびリング間接合面を備えた複数の曲板状セグメントピースから構成され、前記ピース間接合面同士が相互に接合するようにトンネル掘削面の周方向に沿って隣接配置して、隣接するセグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング間接合面同士が相互に接合するように、前記リング体をトンネル軸方向に沿って順次隣接設置し、隣接するリング体間を相互に連結して、トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるセグメントにおいて、前記セグメントピースは、コンクリートの打設により形成される曲板状セグメントピース本体と、前記セグメントピース本体内に埋設される主筋と、一端側が前記ピース間接合面に臨むようにして、前記セグメントピース本体内に埋設される継手金具と、両端が前記主筋と前記継手金具とにそれぞれ接合するようにして、前記セグメントピース本体内に埋設される連結金具とを有し、前記連結金具は、前記主筋の端部が嵌合配置される平板状の主筋架台と、概略凹形に折曲形成された複数の連結ロッドとを備え、前記主筋架台は、上，下プレートと、これらのプレート間を連結する複数の連結プレートとから構成され、前記各連結ロッドは、凹形の基端側が前記継手金具の挿通孔内に固定されるとともに、一対の他端側を前記上 , 下プレートにそれぞれ固設した。
【００１４】
このように構成したセグメントによれば、セグメントピースは、コンクリートの打設により形成され曲板状セグメントピース本体と、セグメントピース本体内に埋設される主筋と、一端側が前記ピース間接合面に臨むようにして、セグメントピース本体内に埋設される継手金具と、両端が主筋と継手金具とにそれぞれ接合するようにして、セグメントピース本体内に埋設される連結金具とを有しているので、継手金具から連結金具を介して、応力を直接的に主筋に伝達することができ、アンカー筋および配力筋を省略して、コスト削減を図ることができる。
【００１５】
このようにして、主筋と継手金具とを連結金具で直結すると、セグメントピースを環状に組立てた円形断面を考えた場合、主筋がリング状に繋がり、円管としての応力の流れが円滑になり、合理的な構造になる。
【００１８】
前記セグメントピース本体は、繊維補強高流動コンクリートで形成することができる。
【００１９】
前記高流動コンクリートの繊維補強は、鋼繊維から構成することができる。
前記鋼繊維は、長さが２０〜６０ｍｍ、直径が０．３〜０．９ｍｍ、アスペクト比が３０〜１００の短繊維であって、コンクリートに対する混入率を０．４〜２．０容積％とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図５は、本発明にかかるセグメントの一実施例を示している。同図に示したセグメントは、前述した従来例と同様に、複数の曲板状セグメントピース１０から構成され、各セグメントピース１０は、一対のピース間接合面１２およびリング間接合面を備えている。
【００２１】
そして、複数のセグメントピース１０は、ピース間接合面１２同士が相互に接合するようにトンネル掘削面の周方向に沿って隣接配置し、隣接するセグメントピース１０間を相互に連結してリング体を組立てる。
【００２２】
このリング体は、掘削の進行に伴って順次、リング間接合面同士が相互に接合するようにトンネル軸方向に沿って順次隣接設置され、隣接するリング体間を相互に連結して、セグメントがトンネル掘削面の内側に筒状に構築され、これによりトンネル掘削面の覆工が行われる。
【００２３】
図１は、セグメントピース１０の断面図であり、同図に示したセグメントピース１０は、コンクリートの打設により形成される曲板状のセグメントピース本体１４と、本体１４内に埋設された主筋１６，継手金具１８，連結金具２０とを有している。
【００２４】
セグメントピース本体１４は、ほぼ同じ曲率で湾曲した上面２２と下面２４とを備え、本実施例の場合、セグメントピース本体１４の形成に用いられるコンクリートは、繊維補強高流動コンクリートとなっている。
【００２５】
この繊維補強高流動コンクリートは、鋼繊維が補強繊維となっていて、所定量短繊維状の鋼繊維がコンクリート中に混入されている。高流動コンクリートは、例えば、シリカフュームなどの粉体を混入することや、増粘剤を添加することにより、分離抵抗性を確保して、高流動性を得られるようにしている。
【００２６】
鋼繊維は、例えば、長さが２０〜６０ｍｍ、直径が０．３〜０．９ｍｍ、アスペクト比が３０〜１００の短繊維であって、コンクリートに対する混入率を０．４〜２．０容積％とする。
【００２７】
主筋１６は、本実施例の場合、セグメントピース本体１４の内，外面の形状に沿って湾曲するように形成され、セグメントピース本体１４の厚み方向に所定の間隔を隔てて２段状に配設されている。
【００２８】
また、主筋１６は、図２にセグメントピース本体１４に対する幅方向の配置状態を示すように、本体１４の幅方向に所定の間隔を隔てて、各段毎に複数本ずつ配置されている。
【００２９】
継手金具１８は、図１に示すように、一端側がピース間接合面１２に臨み、かつ、端面が当該接合面１２に露出するようにして、セグメントピース本体１４内に埋設されている。
【００３０】
本実施例の場合、継手金具１８は、図１に示したセグメントピース１０では、セグメントピース本体１４の両端に設けられているピース間接合面１２に同一構成のものが、それぞれ配設されている。
【００３１】
この継手金具１８の詳細を図３から図５に示している。これらの図に示した継手金具１８は、断面形状が概略Ｃ字形に形成されたＣ形金物１８ａと、このＣ形金物１８ａの背面側に一体に設けられた取付フランジ１８ｂとを備えている。
【００３２】
Ｃ形金物１８ａは、一端が開口した嵌合部１８ｃが設けられていて、この嵌合部１８ｃ内には、ピース間接合面１２に隣接設置される他のセグメントピース１０に設けられる継手金具の凸部が挿入されて、ピース間接合面１２同士が連結される。
【００３３】
取付フランジ１８ｂには、所定の間隔を隔てて４個の挿通孔１８ｄが貫通形成されている。この挿通孔１８ｄ内には、後述する連結金具２０の連結ロッド２８がそれぞれ挿通される。
【００３４】
一方、連結金具２０は、両端が主筋１６と継手金具１８にそれぞれ接合するようにして、セグメントピース本体１４内に埋設されるものであって、本実施例の場合、主筋架台２６と連結ロッド２８とを備えている。
【００３５】
連結架台２６は、その詳細を図２に示すように、ともに鋼板などの平板で形成された上プレート２６ａと、下プレート２６ｂと、両プレート２６ａ，２６ｂを連結する複数の連結プレート２６ｃとを備えている。
【００３６】
連結架台２６は、ピース間接合面１２に近接した位置にあって、連結プレート２６ｃが接合面１２と概略平行になるように設けられている。上および下プレート２６ａ，２６ｂは、連結プレート２６ｃの両端側に設けられ、連結プレート２６ｃの主面と所定の角度で、主面が交差するように配置されている。
【００３７】
上，下プレート２６ａ，２６ｂには、上端に開口するＵ字溝２６ｄが所定の間隔を隔てて、複数設けられている。各Ｕ字溝２６ｄ内には、主筋１６が嵌合挿入されている。
【００３８】
主筋１６は、連結架台２６のＵ字溝２６ｄ内に嵌合挿入することにより、セグメントピース本体１４に対して、所定の位置に位置決めされた状態で、保持される。
【００３９】
連結ロッド２８は、本実施例の場合には、概略凹形に折曲形成されていて、継手金具１８の挿通孔１８ｄに挿通した状態で、両端側が連結架台２６の上，下プレート２６ａ，２６ｂの前面に溶接などにより固設されている。
【００４０】
この場合、継手金具１８の挿通孔１８ｄ内に挿通された連結ロッド２８は、挿通孔１８ｄとの間にクサビを打ち込むことで、継手金具１８に固定されている。なお、このクサビは、必ずしも必要でなく、例えば、挿通孔１８ｄの内径と連結ロッド２８と外径とを挿通が可能で、相互に密接するような状態に形成しておいて、連結ロッド２８を凹型に折り曲げることで、両者を固定しても良い。
【００４１】
このように構成した連結金具２０によれば、連結ロッド２８を継手金具１８の挿通孔１８ｄに挿通することにより、連結金具２０の一端側が継手金具１８に係止されて、両者間が接合し、連結架台２６のＵ字溝２６ｄ内に主筋１６を嵌合することにより、連結金具２０の他端側が主筋１６に接合する。
【００４２】
この場合、連結架台２６と連結ロッド２８は、連結ロッド２８の両端を、連結架台２６の上，下プレート２６ａ，２６ｂに固設しているので、固設連結されている。
【００４３】
従って、左側の連結金具２６と右側の連結金具２６とは、左側の連結ロッド２８，連結架台２６、主筋１６、右側の連結架台２６，連結ロッド２８を介在させて、嵌合接合や係止接合ないしは固設接合で直接的に結合されている。
【００４４】
さて、以上のように構成したセグメントによれば、セグメントピース１０は、コンクリートの打設により形成され曲板状セグメントピース本体１４と、セグメントピース本体１４内に埋設される主筋１６と、一端側がピース間接合面１２に臨むようにして、セグメントピース本体１４内に埋設される継手金具１８と、両端が主筋１６と継手金具１８とにそれぞれ接合するようにして、セグメントピース本体１４内に埋設される連結金具２０とを有しているので、継手金具１８から連結金具２０を介して、応力を直接的に主筋１６に伝達することができ、アンカー筋および配力筋を省略して、コスト削減を図ることができる。
【００４５】
このようにして、主筋１６と継手金具１８とを連結金具２０で直結すると、セグメントピース１０を環状に組立てた円形断面を考えた場合、主筋１６がリング状に繋がり、円管としての応力の流れが円滑になり、合理的な構造になる。
【００４６】
また、本実施例の場合、コンクリートの打設により形成される曲板状セグメントピース本体１４は、鋼繊維補強高流動コンクリートで形成するので、鋼繊維補強により、セグメントピース本体１４のひび割れ発生後の変形性能が大きくなり、靭性が増加する。
【００４７】
また、鋼繊維補強により、セグメントピース本体１４に潜在しているひび割れの進展を鋼繊維が拘束するので、ひび割れ発生に対する抵抗性が高くなる。さらに、鋼繊維補強により、セグメントピース本体１４に潜在的なひび割れがあっても、剥落しないので、二次覆工を省略する際に有利になる。
【００４８】
また、鋼繊維補強により、セグメントピース本体１４の引張り強度が大きくなり、主筋量を減少できる可能性がある。またさらに、鋼繊維補強により、セグメントピース本体１４のせん断強度が増加するため、配力筋を省略しても、性能が低下することがない。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかるセグメントによれば、応力伝達が円滑に行え、鉄筋量の削減も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるセグメントを構成するセグメントピースの一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の側面説明図である。
【図３】図１に示したセグメントピースで使用する継手金具の平面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】図１に示した継手金具に連結ロッドを挿入した状態の説明図である。
【図６】従来のセグメントピースの断面図である。
【符号の説明】
１０セグメントピース
１２ピース間接合面
１４セグメントピース本体
１６主筋
１８継手金具
２０連結金具
２６主筋架台
２８連結ロッド

Claims

一対のピース間およびリング間接合面を備えた複数の曲板状セグメントピースから構成され、
前記ピース間接合面同士が相互に接合するようにトンネル掘削面の周方向に沿って隣接配置して、隣接するセグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング間接合面同士が相互に接合するように、前記リング体をトンネル軸方向に沿って順次隣接設置し、隣接するリング体間を相互に連結して、トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるセグメントにおいて、
前記セグメントピースは、コンクリートの打設により形成される曲板状セグメントピース本体と、
前記セグメントピース本体内に埋設される主筋と、
一端側が前記ピース間接合面に臨むようにして、前記セグメントピース本体内に埋設される継手金具と、
両端が前記主筋と前記継手金具とにそれぞれ接合するようにして、前記セグメントピース本体内に埋設される連結金具とを有し、
前記連結金具は、前記主筋の端部が嵌合配置される平板状の主筋架台と、概略凹形に折曲形成された複数の連結ロッドとを備え、
前記主筋架台は、上，下プレートと、これらのプレート間を連結する複数の連結プレートとから構成され、
前記各連結ロッドは、凹形の基端側が前記継手金具の挿通孔内に固定されるとともに、一対の他端側を前記上 , 下プレートにそれぞれ固設したことを特徴とするセグメント。
前記セグメントピース本体は、繊維補強高流動コンクリートで形成することを特徴とする請求項１記載のセグメント。
前記高流動コンクリートの繊維補強は、鋼繊維からなることを特徴とする請求項２記載のセグメント。
前記鋼繊維は、長さが２０〜６０ｍｍ、直径が０．３〜０．９ｍｍ、アスペクト比が３０〜１００の短繊維であって、コンクリートに対する混入率を０．４〜２．０容積％とすることを特徴とする請求項３記載のセグメント。