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JP4828286B2 - Segment connection structure and layout structure - Google Patents
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JP4828286B2 - Segment connection structure and layout structure - Google Patents

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Description

本発明は、隣接するセグメントを互いに周方向へ連結してトンネルを構成する際に用いられるセグメントの連結構造及び配置構造に関し、特に2本のトンネルが分岐又は合流するトンネル分岐合流部の外周を構成する際に好適なセグメントの連結構造及び配置構造に関する。   The present invention relates to a connecting structure and an arrangement structure of segments used when connecting adjacent segments in the circumferential direction to form a tunnel, and in particular, the outer periphery of a tunnel branching / merging portion where two tunnels branch or merge. It is related with the connection structure and arrangement | positioning structure of a suitable segment in doing.

従来、シールド工法に基づいて構築されるいわゆるシールドトンネルは、構造的に安定した円形断面のトンネルが主流である。しかし、近年における都市部の地下道路網の整備が進展するにつれて、2本のトンネルが分岐又は合流するトンネル分岐合流部が必要となるケースが増加している。特にこのトンネル分岐合流部は、1本の本線トンネルに対して1本のランプトンネルを連結させるケースにおいて頻繁に利用されている。   Conventionally, the so-called shield tunnel constructed based on the shield method is mainly a tunnel with a circular cross section that is structurally stable. However, as the development of urban underground road networks in recent years has progressed, the number of cases where a tunnel branching / merging section where two tunnels branch or merge is required increases. In particular, this tunnel branching junction is frequently used in the case where one lamp tunnel is connected to one main tunnel.

従来においてトンネル分岐合流部は、地表から地面を掘り下げて施工を行う開削工法が主流であった。この開削工法では、トンネル間の地盤を取り除くために施工時にトンネルに作用する土水圧を比較的小さくすることができるというメリットはある。   Conventionally, the main part of the tunnel junction is the open-cut method of construction where the ground is dug down from the ground surface. This open-cut method has the advantage that the soil and water pressure acting on the tunnel during construction can be made relatively small in order to remove the ground between the tunnels.

しかしながら、この開削工法では、トンネル分岐合流部の施工箇所が地表からの開削工事ができる場所に限定されてしまう。即ち、開削工法に基づいて施工を行う場合には、トンネル分岐合流部を構築するための用地を確保しなければならないという問題点があった。また大深度地下においてこのようなトンネル分岐合流部を施工しなければならないときには、かかる開削の掘削労力が過大となり、地下水対策も含めて工費が割高になるという問題点があった。   However, in this excavation method, the construction location of the tunnel branching junction is limited to a place where excavation work from the ground surface can be performed. That is, in the case of performing construction based on the open-cut method, there has been a problem that a site for constructing the tunnel branch junction must be secured. In addition, when such a tunnel branch and junction must be constructed in a deep underground, the excavation labor for such excavation becomes excessive, and the construction cost including groundwater countermeasures is expensive.

このため、用地節約の問題や、大深度のトンネル施工に適するという観点から、特に近年におけるトンネル分岐合流部の構築方法は、上述した開削工法からいわゆる非開削工法へと移行しつつある。   For this reason, from the viewpoint of land saving and suitable for deep tunnel construction, the construction method of the tunnel junction / merging section in recent years is shifting from the above-mentioned open-cut method to the so-called non-cut-open method.

この非開削工法は、図18に示すように、地表から地盤を掘削することなく、あくまで地中に開けた横穴201を利用して本線トンネル202とランプトンネル203を連結するためのトンネル分岐合流部を構築する。このとき、トンネル202、203上部の地盤204からの上載荷重が作用するために、トンネル分岐合流部の施工時に各トンネル202、203に作用する土水圧が大きく発生する。なお、この非開削工法に基づいてトンネル分岐合流部を構築する方法は、例えば非特許文献1において開示されているが、いずれの工法においても、限られたスペースの中で確実にセグメント同士を現場接続可能な高耐力の連結構造が必要とされていた。   As shown in FIG. 18, this non-opening method is a tunnel branching junction for connecting the main tunnel 202 and the ramp tunnel 203 using the lateral hole 201 opened in the ground without excavating the ground from the ground surface. Build up. At this time, since an overload from the ground 204 above the tunnels 202 and 203 acts, earth and water pressure acting on each of the tunnels 202 and 203 is greatly generated at the time of construction of the tunnel branching junction. In addition, although the method of constructing a tunnel branching junction based on this non-cutting method is disclosed in, for example, Non-Patent Document 1, in any method, the segments can be surely connected to each other in a limited space. There was a need for a high strength connecting structure that can be connected.

図19(a)は、この非開削工法に基づいて構築された、本線トンネル202とランプトンネル203とが分岐又は合流するためのトンネル分岐合流部206の完成図を示している。このトンネル分岐合流部206が、地盤204における土被りが50mを超える大深度トンネルに適用される場合には、土圧に加えて0.5MPa以上の大きな地下水圧が作用することになる。図19(b)は、トンネル分岐合流部206に作用する曲げモーメントの分布を示している。トンネル分岐合流部206は、本線トンネル202並びにランプトンネル203を包含する横長形状のトンネル断面として構成されるところ、当該横長形部に大きな正曲げが発生する。この正曲げはトンネル内空面側へ引張力が負荷される形で作用することになる。このため、トンネル分岐合流部206では、このような大きな正曲げに対抗し得る、高耐力、高剛性のセグメント間連結構造を確立する必要があり、更には高止水性能をも兼ね備えたセグメント間連結構造とする必要もあった。   FIG. 19A shows a completed view of the tunnel branching / merging portion 206 for branching or joining the main tunnel 202 and the ramp tunnel 203 constructed based on this non-cutting method. When this tunnel branching / merging portion 206 is applied to a deep tunnel in which the earth covering in the ground 204 exceeds 50 m, a large groundwater pressure of 0.5 MPa or more acts in addition to the earth pressure. FIG. 19B shows the distribution of the bending moment acting on the tunnel branching junction 206. The tunnel branching / merging portion 206 is configured as a horizontally long tunnel cross section including the main tunnel 202 and the lamp tunnel 203, and a large positive bend occurs in the horizontally long portion. This positive bending acts in such a way that a tensile force is applied to the inner surface of the tunnel. For this reason, in the tunnel branching junction 206, it is necessary to establish a high-strength, high-rigidity inter-segment connection structure capable of resisting such a large positive bending, and further, between the segments having high water-stopping performance. There was also a need for a connected structure.

従来においては、上述の如きトンネル分岐合流部206の連結構造に求められるニーズに応えるべく、周方向に隣接するセグメントの周方向当接面を溶接固定することで、セグメント本体と同等の耐力、剛性を確保する工法が提案されている。この工法においては、セグメント間の溶接線を連続させることにより止水構造を構成することも可能となる。しかしながら、かかる溶接作業は、多大な労力と時間を要するという問題点がある。具体的には、1箇所あたりの継手接続作業に数時間以上も要する場合があり、継手の接続箇所が多い場合には、工期が著しく延長されてしまう虞があった。また、特に、高強度鋼や厚さ50〜100mmもの厚板を採用するときには、溶接接続部の予熱温度や溶接パス間温度等、現場での管理が煩雑となるという問題点も生じていた。   Conventionally, in order to meet the needs required for the connection structure of the tunnel branching / merging portion 206 as described above, the strength and rigidity equivalent to those of the segment main body are obtained by welding and fixing the circumferential contact surfaces of the circumferentially adjacent segments. A construction method for ensuring the above has been proposed. In this construction method, it is also possible to configure a water stop structure by continuing the weld line between the segments. However, such a welding operation has a problem of requiring a great deal of labor and time. Specifically, the joint connection work per location may take several hours or more, and if there are many joint connection locations, the construction period may be significantly extended. In particular, when a high-strength steel or a thick plate having a thickness of 50 to 100 mm is adopted, there has been a problem that on-site management such as the preheating temperature of the weld connection part and the temperature between welding passes becomes complicated.

また、従来においては、隣接するセグメントの周方向当接面に形成された継手板同士をボルト接合することにより連結構造の高耐力化を図る方法も提案されている。この方法では、継手板間に止水材を配置して継手の止水を確保することが可能となる。またボルトの締結作業をトンネルの内空面側から行うことも可能となる。しかしながら、大きな曲げモーメントが作用する箇所において連結構造を構築する際に、かかる継手の耐力や剛性はボルトと継手板の仕様に左右され、中でもボルト配置に関しては所定の制約がかかることから、十分に大きな耐力、剛性を確保することができないという問題点がある。   Conventionally, a method has also been proposed in which a joint structure is formed with high strength by bolting joint plates formed on circumferential contact surfaces of adjacent segments. In this method, it is possible to secure the water stop of the joint by disposing a water stop material between the joint plates. It is also possible to perform the bolt fastening operation from the inner surface of the tunnel. However, when constructing a connection structure where a large bending moment is applied, the strength and rigidity of such joints depend on the specifications of the bolts and joint plates. There is a problem that large proof stress and rigidity cannot be secured.

また、上述したボルトの太径化、ボルトの多段配置、さらには継手板の板厚を増大させることにより高耐力化、高剛性化を図る方法も提案されている。しかしながら、かかるボルトの太径化を図る場合には、例えばM20mm程度のボルト径をM56mm程度まで太くしなければならず、特注品の製作に伴うコスト上昇を免れることができないばかりか、これを螺着させるための締め付け作業において作業者の負担が増大してしまうという弊害も発生する。またボルトを締め付けるためにボルト締め付け機器を利用する方法もあるが、ボルトの太径化に応じてボルト締め付け機器は大型化してしまうため、作業スペースを十分に確保することができなくなるという問題点があった。また、ボルトを2段、さらには3段、4段と、多段配置させる場合には、隣接するボルトの間隔が例えば数十mm程度と極めて狭小となり、現場における締結作業が困難になるとともに、構造高耐力化を図ることができなくなるという問題点があった。   In addition, a method has been proposed in which the above-described bolt diameter is increased, the bolts are arranged in multiple stages, and the thickness of the joint plate is increased to increase the strength and rigidity. However, in order to increase the diameter of such a bolt, for example, the bolt diameter of about M20 mm must be increased to about M56 mm. There is also an adverse effect that the burden on the operator increases in the tightening operation for wearing. There is also a method of using a bolt tightening device to tighten the bolt, but the bolt tightening device becomes larger as the diameter of the bolt increases, so there is a problem that a sufficient working space cannot be secured. there were. In addition, when the bolts are arranged in multiple stages, such as two stages, three stages, and four stages, the distance between adjacent bolts is extremely narrow, for example, about several tens of millimeters, and it is difficult to perform fastening work on site. There was a problem that it was impossible to achieve high yield strength.

さらに、従来においては、セグメントの周方向当接面に形成された継手板同士をボルト接合することに加え、さらに添接板をボルトにより摩擦接合することにより、連結構造の高耐力化、高剛性化を図る方法も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   Furthermore, in the past, in addition to jointing the joint plates formed on the circumferential contact surfaces of the segments with bolts, the connecting plate is friction-joined with bolts, thereby increasing the link structure's strength and rigidity. A method for achieving this has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).

一般に継手部の高耐力化、高剛性化を図る技術としては、建築構造物のH形鋼の現場継手として頻繁に用いられる添接板を利用したボルト接合方法が提案されているが、継手部に隙間が生じてしまうため、止水性能が著しく悪化してしまうという問題点があった。また地山側の継手ボルトの締結をトンネル内空面側から行うのが困難になるという問題点があった。   In general, as a technique for increasing the strength and rigidity of a joint part, a bolt joining method using an attachment plate frequently used as an on-site joint for H-shaped steel of a building structure has been proposed. As a result, there is a problem that the water stop performance is significantly deteriorated. In addition, there is a problem that it is difficult to fasten the joint bolt on the natural ground side from the inner surface of the tunnel.

そこで、この特許文献1の開示技術としての鋼製セグメントの連結構造は、かかる問題点を解決するために案出されたものである。即ち、この連結構造は、例えば図20に示すように、周方向に隣接するセグメントの接合面としての端板112を中立軸よりも上方のみに設置している。そして、この端板112は、隣接する他のセグメントとの間で短ボルト113により接合される。中立軸よりも下方の開放部には、トンネルの軸方向と直交する主桁111が配設され、さらにこの主桁111には添接板115の一端がボルトにより固定される。また、この添接板115の他端を隣接するセグメントの主桁のウエブにボルト止めする。これにより、継手部は、曲げに対して主桁111と同等以上の十分な剛性を発揮することになる。   Then, the connection structure of the steel segment as a technique disclosed in Patent Document 1 has been devised to solve such a problem. That is, in this connection structure, for example, as shown in FIG. 20, an end plate 112 as a joining surface of segments adjacent in the circumferential direction is installed only above the neutral shaft. And this end plate 112 is joined with the short volt | bolt 113 between the adjacent other segments. A main girder 111 perpendicular to the axial direction of the tunnel is disposed in the open portion below the neutral shaft, and one end of the attachment plate 115 is fixed to the main girder 111 by a bolt. Also, the other end of the splicing plate 115 is bolted to the web of the main beam of the adjacent segment. Thereby, a joint part exhibits sufficient rigidity more than equivalent to the main girder 111 with respect to bending.

即ち、この特許文献1に記載の連結構造は、セグメント間継手の高耐力及び高剛性化を図ることが可能となり、更に端板112に止水材を配置することで止水構造を実現することが可能となる。   That is, the connecting structure described in Patent Document 1 can achieve high strength and rigidity of the joint between segments, and further realize a water stop structure by disposing a water stop material on the end plate 112. Is possible.

しかしながら、この特許文献1に記載の連結構造は、応力の伝達をセグメント継手間で全て行わせる必要があるため、添接板や接続ボルトの仕様が大きくなり、ひいてはセグメント製作費、材料費等のコスト増を免れることができず、更には現場接続時間が増大してしまうという問題点があった。また、この特許文献1に記載の連結構造では、あくまで主桁111で耐力を持たせる構成としているため、大断面トンネルや大深度トンネル等の分岐合流部の如き、大きな曲げモーメントが負荷される箇所に関しては適用が困難になるという問題点があった。
特開平11−22393号公報 「建設機械」日本工業出版 2005年11月号 P1〜P56
However, since the connection structure described in Patent Document 1 needs to transmit all stress between the segment joints, the specifications of the attachment plate and the connecting bolt become large, and as a result, the segment production cost, material cost, etc. There was a problem that the increase in cost could not be avoided, and further the on-site connection time was increased. Further, in the connection structure described in Patent Document 1, since the main girder 111 is provided with a proof strength, a place where a large bending moment is applied, such as a branching junction such as a large-section tunnel or a deep tunnel. There is a problem that application becomes difficult.
JP-A-11-22393 "Construction Machinery" Nihon Kogyo Publishing, November 2005, P1-P56

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、2本のトンネルが分岐又は合流するトンネル分岐合流部の外周を構成するセグメントの連結構造及び配置構造において、トンネル内空面側への引張力として作用する大きな曲げモーメントに対抗することができ、狭隘な現場スペースでも確実に接続作業することができ、継手の構造仕様をより合理化することが可能な、高耐力、高剛性を兼ね備えたセグメントの連結構造及び配置構造を提供することにある。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to connect the segments constituting the outer periphery of the tunnel branching / merging portion where two tunnels branch or join, and In the arrangement structure, it can resist a large bending moment that acts as a pulling force toward the inner surface of the tunnel, can reliably connect even in a narrow field space, and can streamline the structural specifications of the joint. An object of the present invention is to provide a connecting structure and an arrangement structure of segments having high strength and high rigidity.

請求項1に記載のセグメントの連結構造は、隣接するセグメントを互いに連結する際に用いられるトンネル用のセグメントの連結構造において、上記セグメントの周方向当接面において地山側に形成された継手板同士がボルトで接合され、トンネルの軸方向に直交するとともに、ウエブと当該ウエブの少なくとも内空面側に形成されたフランジとを有する主桁が、上記セグメントの軸方向両端及び少なくともその中間に配設され、上記各主桁における下フランジは、上記周方向当接面より離間する位置において互いに隙間を空けて構成され、上記周方向当接面に近接する位置において一枚の鋼板として構成され、周方向に隣接する上記セグメントにおける上記各主桁間には添接板が架設されるとともに、当該添接板と上記主桁とは互いにボルト接合され、上記添接板は、一枚の鋼板からなるとともに、上記一枚の鋼板として構成される下フランジの底面に架設されてなることを特徴とする。
The segment connection structure according to claim 1 is a tunnel segment connection structure used when adjacent segments are connected to each other, and the joint plates formed on the natural ground side on the circumferential contact surface of the segment. Are joined by bolts and perpendicular to the axial direction of the tunnel, and a main girder having a web and a flange formed on at least the inner surface of the web is disposed at both ends in the axial direction of the segment and at least in the middle. The lower flanges of the main girders are configured with a gap between them at a position spaced from the circumferential contact surface, and are configured as a single steel plate at a position close to the circumferential contact surface. Between the main girders in the segment adjacent in the direction, a splicing plate is installed, and the splicing plate and the main girder are bolted to each other. They are joined, the spliced plate, it becomes from a single steel sheet, characterized by comprising been laid on the bottom of the formed lower flange as steel one above.

請求項2に記載のセグメントの連結構造は、請求項1記載のセグメントの連結構造において、互いに軸方向に隣接するセグメントの軸方向両端に配設される各主桁のウエブ同士は、少なくとも継手部近傍において複数段に亘りボルト接合されていることを特徴とする。   The segment connection structure according to claim 2 is the segment connection structure according to claim 1, wherein the webs of the main girders arranged at both axial ends of the segments adjacent in the axial direction are at least joint portions. It is characterized by being bolted over a plurality of stages in the vicinity.

請求項3に記載のセグメントの連結構造は、請求項1又は2に記載のセグメントの連結構造において、上記添接板は、上記主桁における下フランジの底面、上記主桁における下フランジの上面、上記主桁におけるウエブの何れか1以上において架設されることを特徴とする。   The segment connection structure according to claim 3 is the segment connection structure according to claim 1 or 2, wherein the attachment plate includes a bottom surface of a lower flange in the main girder, a top surface of a lower flange in the main girder, It is constructed in any one or more of the webs in the main girder.

請求項4に記載のセグメントの連結構造は、請求項1〜3のうち何れか1項記載のセグメントの連結構造において、上記継手板及び主桁には連続して、地山側から内空面側への地下水の漏洩を防止するための止水材が設けられていることを特徴とする。   The segment connection structure according to claim 4 is the segment connection structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the joint plate and the main girder are continuously connected from the ground side to the inner surface side. It is characterized in that a water stop material is provided to prevent leakage of groundwater to the ground.

請求項5に記載のセグメントの連結構造は、請求項1〜4のうち何れか1項記載のセグメントの連結構造において、上記添接板は、上記主桁における下フランジの底面において架設されてなるとともに、互いに軸方向に隣接するセグメントリングを跨るように軸方向へ拡幅されてなることを特徴とする。   The segment connection structure according to claim 5 is the segment connection structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the attachment plate is constructed on the bottom surface of the lower flange in the main girder. In addition, it is widened in the axial direction so as to straddle the adjacent segment rings in the axial direction.

請求項6に記載のセグメントの連結構造は、請求項1記載のセグメントの連結構造において、上記互いに隙間を空けて構成されている下フランジと、上記一枚の鋼板としての下フランジとの間で形成される角部に嵌合可能な三角形状の補強ピースが固着されていることを特徴とする。
The segment connection structure according to claim 6 is the segment connection structure according to claim 1, wherein the lower flange is formed with a gap between the lower flange and the lower flange as the single steel plate. A triangular reinforcing piece that can be fitted to the formed corner is fixed.

請求項7に記載のセグメントの連結構造は、請求項1〜6のうち何れか1項記載のセグメントの連結構造において、上記セグメントの周方向当接面に形成された継手板同士を接合するボルト、及び/又は上記各主桁のウエブ同士を接合するボルトは、弾性座金を介して接合されることを特徴とする。
The segment connection structure according to claim 7 is the segment connection structure according to any one of claims 1 to 6 , wherein the joint plates formed on the circumferential contact surfaces of the segments are joined to each other. And / or the bolts for joining the webs of the main girders are joined via an elastic washer.

請求項8に記載のセグメントの連結構造は、請求項1〜7のうち何れか1項記載のセグメントの連結構造において、上記セグメントの軸方向両端に配設された主桁のフランジは、ウエブの軸方向外側から突出しない構成とされていることを特徴とする。
The segment connection structure according to claim 8 is the segment connection structure according to any one of claims 1 to 7 , wherein the flanges of the main girders disposed at both axial ends of the segment are webs. It is the structure which does not protrude from the axial direction outer side.

請求項9に記載のセグメントの連結構造は、請求項1〜8のうち何れか1項記載のセグメントの連結構造において、上記セグメントは、第1のトンネルと第2のトンネルとが分岐又は合流するトンネル分岐合流部の外周を構成することを特徴とする。
The segment connection structure according to claim 9 is the segment connection structure according to any one of claims 1 to 8 , wherein the first tunnel and the second tunnel branch or merge in the segment. The outer circumference of the tunnel branching junction is configured.

請求項10に記載のセグメントの連結構造は、請求項9記載のセグメントの連結構造において、第1のトンネル並びに第2のトンネルの残置部を構成する残置部セグメントと、上記セグメントは、互いの接合面が軸方向に向けて一直線状になるように配置され、さらに上記分岐合流部の外周を構成する上記セグメント間は、互いに千鳥状となるように配置されていることを特徴とする。 The segment connection structure according to claim 10 is the segment connection structure according to claim 9 , wherein the remaining segment constituting the remaining portion of the first tunnel and the second tunnel and the segment are joined to each other. The planes are arranged so as to be straight in the axial direction, and the segments constituting the outer periphery of the branching / merging portion are arranged so as to be staggered with respect to each other.

本発明を適用したセグメントの継手構造では、周方向に隣接するセグメント間で当
接すべき継手板同士で圧縮力を伝達させ、主桁に架設されている添接板により引張力を伝達させることが可能となる。セグメントに負荷されるせん断力は、継手板のボルト用孔に挿入されて螺着される図示しないボルトを介して伝達させることが可能となる。その結果、周方向の応力伝達性能を向上させることが可能となり、セグメントに負荷される曲げモーメントにも対抗することが可能となる。
In the segment joint structure to which the present invention is applied, the compressive force is transmitted between the joint plates to be contacted between the adjacent segments in the circumferential direction, and the tensile force is transmitted by the attachment plate installed on the main girder. Is possible. The shearing force applied to the segment can be transmitted through a bolt (not shown) inserted into the bolt hole of the joint plate and screwed. As a result, the stress transmission performance in the circumferential direction can be improved, and the bending moment applied to the segment can be countered.

また、本発明を適用したセグメントの連結構造は、全てボルト接合で構成することができるため、1箇所当りの継手接続時間は1時間程度以内で対応可能となり、また現場での管理項目をも少なくすることが可能となり、工期短縮を図ることが可能となる。また、従来技術の如く連結構造の構成を複雑化させる必要もなくなることから、コストの低減をも図ることが可能となる。   In addition, since the connecting structure of the segments to which the present invention is applied can be configured by bolt joints, the joint connection time per place can be handled within about one hour, and the number of management items in the field is reduced. This makes it possible to shorten the construction period. In addition, since it is not necessary to complicate the structure of the connection structure as in the prior art, it is possible to reduce the cost.

以下、本発明を実施するための最良の形態として、2本のトンネルが分岐又は合流するトンネル分岐合流部の外周を構成するセグメントの連結構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, as a best mode for carrying out the present invention, a connection structure of segments constituting the outer periphery of a tunnel branching / merging portion where two tunnels branch or join will be described in detail with reference to the drawings.

本発明を適用したセグメントの連結構造が適用されるトンネル分岐合流部1は、例えば図1に示すように、本線トンネル11とランプトンネル12とが合流して1本のトンネル13へと連結する。換言すれば、1本のトンネル13から本線トンネル11とランプトンネル12へ分岐する部分である。因みに、この図1(a)は、1本のトンネル13から、本線トンネル11並びにランプトンネル12へと2本に分岐するまでの構成を示しており、図1(b)は、この図1(a)におけるA−A断面図、図1(c)は、B−B断面図、図1(d)は、C−C断面図、図1(e)は、D−D断面図である。   In the tunnel branching / merging unit 1 to which the segment connection structure to which the present invention is applied is applied, for example, as shown in FIG. 1, the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 merge and connect to one tunnel 13. In other words, it is a portion that branches from one tunnel 13 to the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12. Incidentally, FIG. 1A shows a configuration from one tunnel 13 to two branches from the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12, and FIG. 1B shows the configuration shown in FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line BB, FIG. 1D is a cross-sectional view taken along line CC, and FIG. 1E is a cross-sectional view taken along line DD.

ここで、本線トンネル11とランプトンネル12とが合流して1本のトンネル13へと連結する場合を例に挙げて説明をする。本線トンネル11とランプトンネル12は、D−D断面図で示されるように、円形筒状のセグメントリングをトンネル軸方向に連続させる形で地中に埋設されている。ここで図1(a)に示す対象区間k1は、本線トンネル11並びにランプトンネル12が合流する区間である。対象区間k1に入り、トンネル11、12を互いに合流させる場合には、例えばC−C断面図に示すように、本線トンネル11の外周を構成していたセグメントの残置部11aと、ランプトンネル12の外周を構成していたセグメントの残置部12aとの間に、新たにセグメントを新設し、さらに仕切壁15を設けていくことになる。この新設されたセグメントが連続する領域を新設部14という。   Here, the case where the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 merge and connect to one tunnel 13 will be described as an example. The main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 are embedded in the ground in a form in which a circular cylindrical segment ring is continued in the tunnel axis direction, as shown in the DD cross-sectional view. Here, a target section k1 shown in FIG. 1A is a section where the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 merge. When entering the target section k1 and joining the tunnels 11 and 12, for example, as shown in the CC cross-sectional view, the segment remaining portion 11a constituting the outer periphery of the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 A segment is newly provided between the remaining portion 12a of the segment that has formed the outer periphery, and a partition wall 15 is further provided. A region where the newly established segments are continuous is referred to as a new portion 14.

この対象区間k1においては、本線トンネル11とランプトンネル12の各中心軸が徐々に接近してゆき、これに伴って新設部14の長さは、B−B断面図に示すように徐々に短縮化され、また仕切壁15も取り外される。そして、最終的にA−A断面図に示されるような1本の円形筒状のトンネル13へと連結され、対象区間k1は終了することになる。   In the target section k1, the central axes of the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 gradually approach each other, and accordingly, the length of the new section 14 is gradually shortened as shown in the BB sectional view. The partition wall 15 is also removed. And finally it connects with the one circular cylindrical tunnel 13 as shown by AA sectional drawing, and the target area k1 is complete | finished.

本発明を適用したセグメントの連結構造は、この新設部14において新設された互いに隣接するセグメント周方向へ連結する際に用いられる。   The connecting structure of segments to which the present invention is applied is used when connecting in the circumferential direction of adjacent segments newly installed in the newly installed portion 14.

図2は、本発明を適用したセグメントの連結構造2の斜視図である。この連結構造2は、セグメント3の周方向当接面21において中立軸22よりも上方に形成された継手板23と、トンネルの軸方向に直交する主桁24a〜24cと、周方向に隣接する他のセグメントにおける各主桁24間に架設される添接板25a〜25cとを備えている。   FIG. 2 is a perspective view of a segment connecting structure 2 to which the present invention is applied. The connection structure 2 is adjacent to the joint plate 23 formed above the neutral shaft 22 on the circumferential contact surface 21 of the segment 3 and main girders 24a to 24c orthogonal to the axial direction of the tunnel in the circumferential direction. There are attachment plates 25a to 25c installed between the main girders 24 in the other segments.

セグメント3は、鋼板を組立て或いは鋳造により製造される鋼殻セグメント、又は鋼殻の内部にコンクリートを充填した合成セグメントである。この図2の例は、鋼殻セグメントを示しており、地山側表面をスキンプレート26により被覆している。このセグメント3を合成セグメントで構成する場合には、コンクリート内部に図示しない鉄筋や異形棒鋼を配置した補強構造を採用するようにしてもよい。   The segment 3 is a steel shell segment manufactured by assembling or casting a steel plate, or a synthetic segment in which the steel shell is filled with concrete. The example of FIG. 2 shows a steel shell segment, and the natural ground surface is covered with a skin plate 26. When the segment 3 is composed of a composite segment, a reinforcing structure in which a reinforcing bar and a deformed steel bar (not shown) are arranged inside the concrete may be employed.

このセグメント3には、3本の主桁24a〜24cが更に配置される。主桁24a並びに主桁24cは、セグメント3の軸方向両端に配設されている。また主桁24bは、少なくとも、この主桁24a及び主桁24cの中間に配設されている。この主桁24a〜24cは、それぞれウエブ31a〜31cと、ウエブ31a〜31cの上下に形成された上フランジ32a〜32c並びに下フランジ33a〜33cとを有している。上下フランジの板厚や板幅は、主に軸力と曲げモーメントの大きさにより最適な組み合わせを設計計算により設定する。場合によっては、地山側のフランジは無くしてスキンプレートの板厚を増大させる方が製造コスト削減につながり合理的となる場合もある。   In this segment 3, three main beams 24a to 24c are further arranged. The main girder 24a and the main girder 24c are disposed at both ends of the segment 3 in the axial direction. The main beam 24b is disposed at least between the main beam 24a and the main beam 24c. The main girders 24a to 24c have webs 31a to 31c, upper flanges 32a to 32c and lower flanges 33a to 33c formed above and below the webs 31a to 31c, respectively. The plate thickness and width of the upper and lower flanges are set by design calculation based on the optimal combination mainly depending on the axial force and bending moment. In some cases, it may be rational to eliminate the flange on the natural ground side and increase the thickness of the skin plate to reduce the manufacturing cost.

この上フランジ32a〜32cは、中立軸22より上方において固着され、下フランジ33a〜33cは、中立軸22より下方において固着されている。また、下フランジ33a〜33c間は、互いに隙間が開いた状態で配置されることになる。ちなみに、この軸方向両端に設けられた主桁24a並びに主桁24cは、コ字状となるように上フランジ32a、32c、並びに下フランジ33a、33cがウエブ31a、31cの軸方向外側から突出しない構成とされている。これに対して、軸方向略中央に形成された主桁24bは、上フランジ32b、下フランジ33bがウエブ31bを介して両側に突き出るような形状で固着されている。また、各下フランジ33には、ボルト用孔41が穿設されている。   The upper flanges 32 a to 32 c are fixed above the neutral shaft 22, and the lower flanges 33 a to 33 c are fixed below the neutral shaft 22. In addition, the lower flanges 33a to 33c are arranged with a gap therebetween. Incidentally, the upper flanges 32a and 32c and the lower flanges 33a and 33c do not protrude from the outside of the webs 31a and 31c in the axial direction so that the main girders 24a and the main girders 24c provided at both ends in the axial direction have a U-shape. It is configured. On the other hand, the main girder 24b formed substantially in the center in the axial direction is fixed in such a shape that the upper flange 32b and the lower flange 33b protrude to both sides via the web 31b. Each lower flange 33 is formed with a bolt hole 41.

ウエブ31は、その高さを500〜2000mm程度とするが、実際にはトンネルの深度やトンネル径等に応じて必要な寸法が決定される。軸方向両端に形成されているウエブ31a並びにウエブ31cには、少なくとも継手部近傍において複数段に亘りボルト用孔43が形成されている。このボルト用孔43は、互いに軸方向に隣接するセグメント3のウエブ31a、31c同士を接合するために使用される。このボルト用孔43は、設計から求められる軸方向の伝達力に応じて本数や径、配置が決定される。主桁24の高さが500mm程度のセグメントであれば、このセグメント3のリング間を接続するためのボルトを挿通させるボルト用孔43は、3段程度×3列程度とすることが、ボルト締結の施工面から適切であるといえる。   The web 31 has a height of about 500 to 2000 mm, but in practice, the necessary dimensions are determined according to the tunnel depth, tunnel diameter, and the like. Bolt holes 43 are formed in a plurality of stages in the web 31a and the web 31c formed at both ends in the axial direction at least near the joint. The bolt hole 43 is used to join the webs 31a and 31c of the segment 3 adjacent to each other in the axial direction. The number, diameter, and arrangement of the bolt holes 43 are determined according to the axial transmission force required from the design. If the main girder 24 is a segment having a height of about 500 mm, the bolt holes 43 through which the bolts for connecting the rings of the segment 3 are inserted should be about 3 steps × 3 rows. It can be said that it is appropriate from the construction side.

セグメントリング間の相対的なズレ変形は、この継手部近傍において最も大きく、継手部から離間するにつれて小さくなる。このため、セグメント3のリング間を接続するためのボルトを挿通させるボルト用孔43の設置位置としては、継手部近傍において多数配置することが望ましい。しかしながら、このボルト用孔43を継手部近傍に多数配置するための設置スペースは限りがあるものであり、太径ボルトの締結に必要となる大型の締結機の施工スペースにも限りがあるものであることから、これらを念頭に置きつつボルト用孔43の配置を決定する必要が出てくる。この継手部近傍とは、およそセグメント高さの2倍程度までの範囲をいう。このボルト用孔43の間隔は、ボルトの締結作業性の観点から、最小でも100mm〜150mm程度で構成することが望ましい。また、このボルト用孔43の間隔は、段方向、列方向ともに略等間隔で構成することが望ましい。   The relative displacement deformation between the segment rings is the largest in the vicinity of the joint, and becomes smaller as the distance from the joint is increased. For this reason, as installation positions of the bolt holes 43 through which the bolts for connecting the rings of the segments 3 are inserted, it is desirable to arrange a large number in the vicinity of the joint portion. However, the installation space for arranging a large number of bolt holes 43 in the vicinity of the joint is limited, and the installation space for a large fastening machine required for fastening a large-diameter bolt is also limited. For this reason, it is necessary to determine the arrangement of the bolt holes 43 while keeping these in mind. The vicinity of the joint means a range up to about twice the segment height. The distance between the bolt holes 43 is preferably about 100 mm to 150 mm at the minimum from the viewpoint of bolt fastening workability. Further, it is desirable that the intervals between the bolt holes 43 be substantially equal in both the step direction and the column direction.

また主桁24aにおけるフランジ32a、33aと、主桁24bにおけるフランジ32b、33bとの間隔、並びに主桁24bにおけるフランジ32b、33bと主桁24cにおけるフランジ32c、33cとの間隔は、作業性の観点から、それぞれ最小でも200〜300mm程度確保する必要があるところ、その寸法を確保した上で、ボルト用孔43の設置段数を決定し、その後に必要伝達力を満足するようにボルトの列数を決定することになる。なお、ボルトの設置段数は最低でも2段とする。このとき、ボルトの外径は、構造性能面から太径(例えばM48など)が望ましいが、太径とすると、ボルト用孔43の欠損も大きくなり、セグメント3の断面欠損も大きくなり、ひいてはセグメント3の性能を大幅に低下させる原因となることから、必要なセグメント3の構造性能を満足する最大のボルト径を選択することになる。なお、このボルト用孔43は、この継手部近傍から離間した位置においても、一定の間隔毎に形成されていてもよい。   The distance between the flanges 32a and 33a in the main girder 24a and the flanges 32b and 33b in the main girder 24b, and the distance between the flanges 32b and 33b in the main girder 24b and the flanges 32c and 33c in the main girder 24c are from the viewpoint of workability. Therefore, it is necessary to secure at least 200 to 300 mm in each case. After securing the dimensions, the number of installation stages of the bolt holes 43 is determined, and then the number of bolt rows is set so as to satisfy the necessary transmission force. Will be determined. The number of bolts installed is at least two. At this time, the outer diameter of the bolt is preferably a large diameter (for example, M48) from the viewpoint of structural performance. However, if the diameter is large, the defect of the bolt hole 43 increases and the cross-sectional defect of the segment 3 also increases. Therefore, the maximum bolt diameter that satisfies the required structural performance of the segment 3 is selected. The bolt holes 43 may be formed at regular intervals even at positions spaced from the vicinity of the joint.

また、このウエブ31の板厚は、中央のウエブ31bの厚さを、軸方向両端のウエブ31a、31cの厚さの2倍で構成するようにしてもよい。その理由は、外側の主桁24a、24cは、軸方向に隣接するセグメント3の主桁24c、24aと接合されるところ、主桁24bの断面特性と整合をとるためである。   Further, the thickness of the web 31 may be configured such that the thickness of the central web 31b is twice the thickness of the webs 31a and 31c at both ends in the axial direction. The reason is that the outer main girders 24a and 24c are joined to the main girders 24c and 24a of the segment 3 adjacent in the axial direction so as to match the cross-sectional characteristics of the main girders 24b.

継手板23は、ウエブ31aとウエブ31bとの間に、またウエブ31bとウエブ31cとの間に設けられている。この継手板23は、周方向に隣接するセグメント3同士で互いに当接するように配置されるものであり、その高さは圧縮力が作用する断面範囲とすることが好ましいことから、少なくとも中立軸22よりも上方に設けられる。また、後述する下フランジ33と添接板25とのボルト接合作業を容易に行うことができるように、この継手板23の下端は、下フランジ33から200mm程度離間する高さまで延長されていることが望ましい。   The joint plate 23 is provided between the web 31a and the web 31b and between the web 31b and the web 31c. The joint plate 23 is disposed so that the segments 3 adjacent to each other in the circumferential direction are in contact with each other. The height of the joint plate 23 is preferably within a cross-sectional range in which a compressive force acts, and thus at least the neutral shaft 22. It is provided above. Further, the lower end of the joint plate 23 is extended to a height that is separated from the lower flange 33 by about 200 mm so that the bolt joining operation of the lower flange 33 and the attachment plate 25 described later can be easily performed. Is desirable.

この継手板23は短ボルトを螺着させるためのボルト用孔42が2段に亘って設けられている。このボルト用孔42は、隣接するセグメント3の継手板23同士を突き合わせて、図示しない短ボルトを挿通させて接合するために利用されるものである。ボルト用孔42の配置は、ボルトの必要耐力と止水材44の締め付けに必要となる間隔で決定されるものであり、止水材44の膨張反力を均等に抵抗させるためにボルトの間隔は最大でも500mm程度となるように配置することが望ましい。また、ボルトの締結作業に支障が生じないように、ボルト用孔42の間隔は、最小でも100mm程度とする。   The joint plate 23 is provided with bolt holes 42 for screwing short bolts in two stages. The bolt holes 42 are used for abutting the joint plates 23 of the adjacent segments 3 and inserting a short bolt (not shown). The arrangement of the bolt holes 42 is determined by the necessary proof strength of the bolts and the interval required for tightening the water stop material 44. In order to evenly resist the expansion reaction force of the water stop material 44, the distance between the bolts is determined. It is desirable to arrange so that the maximum is about 500 mm. In addition, the distance between the bolt holes 42 is at least about 100 mm so as not to hinder the bolt fastening operation.

添接板25aは下フランジ33aの底面に、また添接板25bは、下フランジ33bの底面に、さらに添接板25cは、下フランジ33cの底面に架設される。各添接板25は、ボルト用孔46がそれぞれ穿設されており、このボルト用孔46と下フランジ33のボルト用孔43とを合わせ込んでボルト接合される。即ち、各添接板25は、それぞれ周方向に相互に隣接するセグメント3における下フランジ33が接合される状態となる。この接合のためのボルトの必要配置本数は、伝達すべき引張力に基づいてボルト1本の伝達耐力から決定する。また、添接板25の長さは、ボルトの必要配置本数を満足する長さとなるように調整される。また、添接板25の厚さは、伝達すべき設計伝達力によって決定する。   The attachment plate 25a is installed on the bottom surface of the lower flange 33a, the attachment plate 25b is installed on the bottom surface of the lower flange 33b, and the attachment plate 25c is installed on the bottom surface of the lower flange 33c. Each attachment plate 25 is formed with a bolt hole 46, and the bolt hole 46 and the bolt hole 43 of the lower flange 33 are combined to be bolted together. That is, the respective attachment plates 25 are in a state in which the lower flanges 33 in the segments 3 adjacent to each other in the circumferential direction are joined. The required number of bolts for this joining is determined from the transmission strength of one bolt based on the tensile force to be transmitted. Further, the length of the attachment plate 25 is adjusted so as to satisfy the required number of bolts. The thickness of the contact plate 25 is determined by the design transmission force to be transmitted.

また、ボルト用孔46の間隔は、施工性を考慮して最小でも100〜150mm程度の間隔をあける。セグメント3の軸方向に配列するボルトの列数は、2〜10列程度とすることが望ましい。   Moreover, the space | interval of the hole 46 for bolts takes the space | interval of about 100-150 mm at the minimum considering workability. The number of bolts arranged in the axial direction of the segment 3 is preferably about 2 to 10 rows.

なお、セグメント3の周囲には止水材44を設けるようにしてもよい。この止水材44は、地山側から内空面側への地下水の漏洩を防止するためのゴム製のシール部材等で構成してもよいし、また水膨潤性のものを使用し、地下水と反応して体積を膨張させて水を遮断させるものであってもよい。この止水材44は、周方向及び軸方向に隣接するセグメント同士で対面するように配設されるものであり、必要に応じて1〜2条配置される。この止水材44は、予め形成された図示しない溝部に形成するようにしてもよい。この止水材44は、継手板23から主桁24の外面に連続して設けるようにする。主桁24外面に、この止水材44を配置する場合には、当該止水材44の膨張反力を均等に抵抗させるために、ボルト43同士の間隔は最大でも500mm程度となるように配置することが望ましい。   A water stop material 44 may be provided around the segment 3. The water blocking material 44 may be composed of a rubber seal member or the like for preventing leakage of groundwater from the natural mountain side to the inner air surface side. It may react to expand the volume and block water. This water stop material 44 is arrange | positioned so that the segments which adjoin in the circumferential direction and an axial direction may face, and 1 or 2 strip | lines are arrange | positioned as needed. The water blocking material 44 may be formed in a groove portion (not shown) formed in advance. The water blocking material 44 is continuously provided from the joint plate 23 to the outer surface of the main beam 24. When the water stop material 44 is arranged on the outer surface of the main girder 24, the distance between the bolts 43 is arranged at a maximum of about 500 mm in order to evenly resist the expansion reaction force of the water stop material 44. It is desirable to do.

また、上述した例では、3本の主桁24を設ける場合を例にとり説明をしたが、かかる場合に限定されるものではなく、4本以上の主桁24で構成されていてもよい。   In the above-described example, the case where the three main girders 24 are provided has been described as an example. However, the present invention is not limited to this case, and the main girders 24 may be composed of four or more main girders 24.

次に、本発明を適用したセグメントの連結構造の他の構成例について図面を参照しながら説明をする。以下の構成例において、上述した図2に示す連結構造と同一の構成要素、部材に関しては、同一の番号を付すことにより以下での説明を省略する。   Next, another configuration example of the segment connecting structure to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In the following configuration examples, the same components and members as those of the connection structure shown in FIG.

図3に示す連結構造5は、添接板51を下フランジ33の上面に接合する例について示している。即ち、下フランジ33の各上面に形成されたボルト用孔41に、添接板51に穿設されたボルト用孔46を合わせ、図示しないボルトをこれらに挿入して螺着することにより、下フランジ33と添接板51とを接合していくことになる。主桁24aにおける下フランジ33aには、添接板51aが接合される。また主桁24bにおける下フランジ33bには、添接板51b、51cがウエブ31bの両側に接合される。さらに主桁24cにおける下フランジ33cには、添接板51dが接合される。   The connection structure 5 shown in FIG. 3 shows an example in which the attachment plate 51 is joined to the upper surface of the lower flange 33. That is, the bolt hole 41 formed in the attachment plate 51 is aligned with the bolt hole 41 formed on each upper surface of the lower flange 33, and a bolt (not shown) is inserted into these to be screwed. The flange 33 and the attachment plate 51 are joined together. An attachment plate 51a is joined to the lower flange 33a of the main beam 24a. Further, the contact plates 51b and 51c are joined to the lower flange 33b of the main beam 24b on both sides of the web 31b. Further, an attachment plate 51d is joined to the lower flange 33c in the main beam 24c.

図4に示す連結構造6は、添接板52を主桁24のウエブ31に接合する例について示している。即ち、各ウエブ31a〜31cに形成されている図示しないボルト用孔に、添接板52に穿設されたボルト用孔46を合わせ、図示しないボルトをこれらに挿入して螺着することにより、ウエブ31と添接板52とを接合していくことになる。主桁24aにおけるウエブ31aには、添接板52aが接合される。また主桁24bにおけるウエブ31bの両面には、添接板52b、52cが接合される。さらに主桁24cにおけるウエブ31cには、添接板51dが接合される。なお、ウエブ31a、31cに穿設されているボルト用孔43をこの添接板52との接合に共用するようにしてもよい。   The connection structure 6 shown in FIG. 4 shows an example in which the splicing plate 52 is joined to the web 31 of the main beam 24. That is, by aligning bolt holes 46 formed in the attachment plate 52 with bolt holes (not shown) formed in the webs 31a to 31c, inserting bolts (not shown) into these, and screwing them, The web 31 and the attachment plate 52 are joined. An attachment plate 52a is joined to the web 31a of the main beam 24a. Also, the attachment plates 52b and 52c are joined to both surfaces of the web 31b in the main beam 24b. Further, a splicing plate 51d is joined to the web 31c in the main beam 24c. Note that the bolt holes 43 formed in the webs 31 a and 31 c may be shared for joining with the attachment plate 52.

図5に示す連結構造7は、添接板25を下フランジの底面に、添接板51を下フランジ33の上面に、添接板52を主桁24のウエブ31に接合する例について示している。即ち、この連結構造7では、一の主桁24に対して、添接板25、51、52の3枚本が接合されることになる。なお、連結構造7では、一の主桁24に対して3枚本の添接板25、51、52が接合される場合に限定されるものではなく、何れか2枚本以上の添接板25、51、52が接合されていればよい。   The connection structure 7 shown in FIG. 5 shows an example in which the joining plate 25 is joined to the bottom surface of the lower flange, the joining plate 51 is joined to the upper surface of the lower flange 33, and the joining plate 52 is joined to the web 31 of the main girder 24. Yes. That is, in this connection structure 7, the three connecting plates 25, 51, 52 are joined to one main girder 24. The connection structure 7 is not limited to the case where the three attachment plates 25, 51, 52 are joined to one main girder 24, but any two or more attachment plates. 25, 51, 52 should just be joined.

上述の如き構成からなる連結構造3、5〜7は、トンネル分岐合流部1の外周を構成するセグメント3の継手として用いられたとき、トンネル内空面側への引張力として作用する大きな曲げモーメント等に対して対抗することが可能となる。   When the connecting structures 3 and 5 to 7 having the above-described configuration are used as joints of the segments 3 constituting the outer periphery of the tunnel branching junction 1, a large bending moment that acts as a tensile force toward the inner surface of the tunnel It becomes possible to counter such as.

図6は、連結構造7が適用されるセグメント3の横断面構造を示している。このようなセグメント3に対しては、内空面側から地山側にかけて図中矢印で示されるような曲げモーメントが負荷する。その結果、中立軸22より上方は圧縮力が負荷されることになり、中立軸22より下方は引張力が負荷されることになる。この圧縮力に対しては、周方向に隣接するセグメント3間で当接すべき継手板23同士で伝達させることが可能となる。また、この引張力に対しては、主桁24に架設されている添接板25、51、52により伝達されることになる。また、このセグメント3にはせん断力が負荷されることになるが、この負荷されるせん断力は、継手板42のボルト用孔23に挿入され、螺着される図示しないボルトを介して伝達されることになる。   FIG. 6 shows a cross-sectional structure of the segment 3 to which the connecting structure 7 is applied. A bending moment as indicated by an arrow in the figure is applied to such a segment 3 from the inner sky surface side to the natural ground side. As a result, a compressive force is applied above the neutral shaft 22 and a tensile force is applied below the neutral shaft 22. This compressive force can be transmitted between the joint plates 23 that should contact each other between the segments 3 adjacent in the circumferential direction. Further, this tensile force is transmitted by the contact plates 25, 51, 52 installed on the main girder 24. In addition, a shearing force is applied to the segment 3, and this applied shearing force is transmitted through a bolt (not shown) inserted into the bolt hole 23 of the joint plate 42 and screwed. Will be.

また軸方向に関しては、ウエブ31a並びにウエブ31cに穿設されたボルト用孔43を介して軸方向に螺着される図示しないボルトにより応力伝達を行うことが可能となる。これによりセグメント3の継手部周辺の軸方向の応力伝達耐力を補強することが可能となる。このボルト用孔に螺着される図示しないボルトを継手部近傍に多段、多列配置することにより、軸方向に隣接するリングへの応力伝達性能を向上させることができる。   Regarding the axial direction, it is possible to transmit stress by a bolt (not shown) screwed in the axial direction through a bolt hole 43 formed in the web 31a and the web 31c. This makes it possible to reinforce the axial stress transmission resistance around the joint portion of the segment 3. By arranging multiple bolts (not shown) that are screwed into the bolt holes in the vicinity of the joints, it is possible to improve the stress transmission performance to the rings adjacent in the axial direction.

ちなみに、この図6では、連結構造7を例に挙げて説明をしたが、他の連結構造3、5〜6においても同様に耐力、剛性を向上させることが可能となる。しかし、特にこの連結構造7では、一の主桁24に対して複数の添接板25、51、52が架設されるため、曲げモーメントに対する抵抗力をより顕著に向上させることが可能となる。   Incidentally, in FIG. 6, the connection structure 7 has been described as an example. However, in the other connection structures 3 and 5 to 6, the proof stress and rigidity can be improved in the same manner. However, particularly in this connection structure 7, since a plurality of attachment plates 25, 51, 52 are installed on one main girder 24, it is possible to more significantly improve the resistance to bending moment.

特にこの連結構造7では、一の主桁24に対して複数の添接板25、51、52が架設されるため、曲げモーメントに対する抵抗力を向上させることが可能となる。即ち、本発明に係る連結構造3、5〜7は、耐力、剛性をともに高めることが可能となる。   Particularly, in this connection structure 7, a plurality of attachment plates 25, 51, 52 are installed on one main girder 24, so that it is possible to improve resistance to bending moment. That is, the connecting structures 3 and 5 to 7 according to the present invention can increase both the yield strength and the rigidity.

図7に示す連結構造8は、主桁24における下フランジ33の底面において添接板53を架設するとともに、当該添接板53が互いに軸方向に隣接するセグメント3のリングを跨るように軸方向へ拡径されている例を示している。この添接板53は、板厚9mm程度から70mm程度が適する。このようにリング間に亘って拡径された添接板53を軸方向に隣接するセグメント3の下フランジ33に接合することにより、軸方向のせん断応力伝達性能を向上させることが可能となる。   The connecting structure 8 shown in FIG. 7 is constructed such that a connecting plate 53 is installed on the bottom surface of the lower flange 33 in the main girder 24 and the connecting plate 53 straddles the rings of the segments 3 adjacent to each other in the axial direction. An example in which the diameter is expanded is shown. The attachment plate 53 is suitably about 9 mm to 70 mm thick. Thus, by joining the attachment plate 53 having a diameter expanded between the rings to the lower flange 33 of the segment 3 adjacent in the axial direction, the shear stress transmission performance in the axial direction can be improved.

なお、この連結構造8には、例えば図8に示すように、添接板51をさらに周方向に隣接する下フランジ33間に架設するようにしてもよい。これにより、曲げモーメントに対する抵抗力をより向上させることが可能となる。なお、軸方向への応力伝達性能をさらに高めるためには、例えば添接板54をセグメント3のリングを跨いで接合するようにしてもよい。   In this connection structure 8, for example, as shown in FIG. 8, a contact plate 51 may be further installed between the lower flanges 33 adjacent in the circumferential direction. Thereby, it becomes possible to further improve the resistance to the bending moment. In order to further enhance the stress transmission performance in the axial direction, for example, the attachment plate 54 may be joined across the ring of the segment 3.

図9に示す連結構造10は、各主桁24における下フランジ33dを、セグメント3における周方向当接面に向けて互いに一体化された一枚の鋼板として構成している。また、この下フランジ33dの底面において周方向に架設される添接板55は、一体化された一枚の鋼板からなる。この添接板55には、ボルト用孔46が穿設され、このボルト用孔46と適合可能なボルト用孔41を下フランジ33dに形成しておく。下フランジ33dに添接板55を架設する際には、これらのボルト用孔46とボルト用孔41とを合わせ込み、図示しないボルトをこれに挿通して螺着固定することになる。   In the connecting structure 10 shown in FIG. 9, the lower flange 33 d in each main girder 24 is configured as a single steel plate integrated with each other toward the circumferential contact surface in the segment 3. Further, the attachment plate 55 installed in the circumferential direction on the bottom surface of the lower flange 33d is made of a single integrated steel plate. A bolt hole 46 is formed in the attachment plate 55, and a bolt hole 41 compatible with the bolt hole 46 is formed in the lower flange 33d. When the attachment plate 55 is installed on the lower flange 33d, the bolt hole 46 and the bolt hole 41 are aligned, and a bolt (not shown) is inserted and fixed thereto.

この連結構造10では、添接板55の面積を増加させ、ひいてはボルトの本数を増加させることができるため、伝達耐力を増加させることが可能となる。   In this connection structure 10, the area of the attachment plate 55 can be increased, and consequently the number of bolts can be increased, so that the transmission resistance can be increased.

図10は、この連結構造10の内空面側からの背面図である。周方向当接面21より離間した位置においては、主桁24a〜24cを構成するフランジ33a〜33cは、互いに隙間が空いた状態で配設されている。これに対して周方向当接面21の近傍においては、これらフランジ33a〜33cを互いに一体化した一枚の鋼板としてのフランジ33dで構成されることになる。そして、このフランジ33dの底面から添接板55が架設されることになる。因みに、ボルト用孔46にボルトを挿通して螺着させる際には、フランジ33a〜33c間に形成された間隙から手を伸ばして行うことも可能となる。   FIG. 10 is a rear view of the connection structure 10 from the inner surface side. At positions separated from the circumferential contact surface 21, the flanges 33 a to 33 c constituting the main girders 24 a to 24 c are arranged with a gap therebetween. On the other hand, in the vicinity of the circumferential contact surface 21, the flanges 33 a to 33 c are constituted by a flange 33 d as a single steel plate integrated with each other. The contact plate 55 is constructed from the bottom surface of the flange 33d. Incidentally, when the bolt is inserted into the bolt hole 46 and screwed, the hand can be extended from the gap formed between the flanges 33a to 33c.

各主桁24a〜24cにおける下フランジ33a〜33cと、一枚の鋼板として構成される下フランジ33dとの間には隅角部60が形成される。この隅角部60は90°となるのが一般的である。この隅角部60に嵌合可能な、直角三角形状の補強ピース58を各隅角部60に固着するようにしてもよい。これにより、下フランジ33a〜33cと下フランジ33dとの間における応力の伝達をスムーズに行うことが可能となる。   Corner portions 60 are formed between the lower flanges 33a to 33c in the main girders 24a to 24c and the lower flange 33d configured as a single steel plate. The corner portion 60 is generally 90 °. You may make it fix to each corner part 60 the reinforcement piece 58 of the right triangle shape which can be fitted to this corner part 60. FIG. Thereby, it is possible to smoothly transmit stress between the lower flanges 33a to 33c and the lower flange 33d.

図11(a)は、連結構造3、5〜9において、周方向に隣接する継手板23を突き合わせて短ボルトで接合する際の拡大構成を示している。継手板23に穿設されたボルト用孔42に短ボルト62を挿入し、これをナット63により螺合し、互いを固定する。このとき、この短ボルト62と継手板23との間隙、並びにナット63と継手板23との間隙には、弾性座金64を介装するようにしてもよい。この弾性座金64を構成する材質は、硬質ゴムを利用するようにしてもよい。   FIG. 11 (a) shows an enlarged configuration when the coupling plates 23 adjacent to each other in the circumferential direction in the coupling structures 3 and 5 to 9 are joined with a short bolt. A short bolt 62 is inserted into a bolt hole 42 drilled in the joint plate 23, and this is screwed with a nut 63 to fix each other. At this time, an elastic washer 64 may be interposed in the gap between the short bolt 62 and the joint plate 23 and in the gap between the nut 63 and the joint plate 23. The material constituting the elastic washer 64 may use hard rubber.

特に繰り返し応力が負荷される地震時において、例えば図11(b)に示すように、連結構造7に対しては、地山側から内空面側にかけて図中矢印で示されるような曲げモーメントが負荷する場合もある。その結果、中立軸22より上方は引張力が負荷されることになり、中立軸22より下方は圧縮力が負荷されることになる。短ボルト62に対して、上述の如き弾性座金64を介装しておくことにより、引張力が作用した場合においても弾性座金64の圧縮により、地震による継手板23の目開き変位を吸収することができ、ボルト破壊を抑制することが可能となる。ちなみに、この短ボルト62の配置本数は、地震外力より決定されることになる。   In particular, during an earthquake in which repeated stress is applied, for example, as shown in FIG. 11 (b), the connecting structure 7 is subjected to a bending moment as indicated by an arrow in the figure from the natural ground side to the inner sky surface side. There is also a case. As a result, a tensile force is applied above the neutral shaft 22, and a compressive force is applied below the neutral shaft 22. By interposing the elastic washer 64 as described above with respect to the short bolt 62, even when a tensile force is applied, the elastic washer 64 is compressed to absorb the opening displacement of the joint plate 23 due to the earthquake. It is possible to suppress the bolt breakage. By the way, the number of short bolts 62 to be arranged is determined by the seismic external force.

次に、連結構造3、5〜9を適用したトンネル分岐合流部1の施工方法について図面を参照しながら詳細に説明をする。図12に示すように、先ず本線トンネル11において、残置部11aと撤去部11bを切り分ける。同様にランプトンネル12においても残置部12aと撤去部12bとを切り分ける。次に、この撤去部11b、12bを構成するセグメントを除去する。   Next, the construction method of the tunnel branch junction 1 to which the connection structures 3 and 5 to 9 are applied will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 12, first, in the main tunnel 11, the remaining portion 11a and the removal portion 11b are separated. Similarly, in the ramp tunnel 12, the remaining portion 12a and the removal portion 12b are separated. Next, the segments constituting the removal portions 11b and 12b are removed.

次に、この本線トンネル11とランプトンネル12との間の地盤を地中において開削し、この開削により形成された図13に示すような空洞部70の地面71と天井72をそれぞれ凍結させる。この凍結させる理由としては、この空洞部70内部に水が浸入しないようにするためである。   Next, the ground between the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 is excavated in the ground, and the ground 71 and the ceiling 72 of the cavity 70 as shown in FIG. 13 formed by the excavation are frozen. The reason for this freezing is to prevent water from entering the cavity 70.

次に、図14に示すように残置部11aと残置部12aとの間に新たに新設部14を設けていく。この新設部14は、トンネル分岐合流部1の外周を構成するものである。この新設部14を構成するセグメント3の周方向の連結に関しては、本発明に係る連結構造3を適用する。   Next, as shown in FIG. 14, a new part 14 is newly provided between the remaining part 11a and the remaining part 12a. The newly installed portion 14 constitutes the outer periphery of the tunnel branching / merging portion 1. The connection structure 3 according to the present invention is applied to the connection in the circumferential direction of the segments 3 constituting the newly installed portion 14.

この新設部14を設置していく際には、予め工場においてセグメント3の鋼殻を組立て、ボルト穴加工及び止水材44配設用のシール溝加工を実施して現場に搬入する。ボルト及び穴あけ加工を実施した添接板、さらには弾性座金を現場に搬入し、その後、シール溝に止水材44を配設する。   When installing the new installation part 14, the steel shell of the segment 3 is assembled in advance in the factory, and the bolt hole machining and the seal groove machining for disposing the water stop material 44 are carried out and carried into the site. A bolt and a drilling plate, and an elastic washer are carried into the site, and then a water stop material 44 is disposed in the seal groove.

また、現場においては、セグメント3の継手板23を互いに突き合わせる。そして、ボルト用孔42に短ボルトを挿入してこれを締結させる。次に、添接板25、51、52に対してボルトを締結させることになる。   In the field, the joint plates 23 of the segments 3 are abutted against each other. Then, a short bolt is inserted into the bolt hole 42 and fastened. Next, bolts are fastened to the contact plates 25, 51, 52.

この新設部14の施工方法を更に詳細に説明をする。図15、16は、このトンネル分岐合流部1の断面図を左側に示し、また、このトンネル分岐合流部1における上面図を右側に示している。この上面図では、図中左側から右側にかけて1〜6列のセグメントリングで構成している場合を示しており、ステップS11からステップS15に至るまでに、1列から6列へ向けて新設部14を構築していく場合を示している。   The construction method of the newly installed part 14 will be described in more detail. FIGS. 15 and 16 show a cross-sectional view of the tunnel branch junction 1 on the left side, and a top view of the tunnel branch junction 1 on the right side. This top view shows a case in which 1 to 6 rows of segment rings are formed from the left side to the right side in the drawing. From step S11 to step S15, the newly installed portion 14 extends from 1 row to 6 rows. Shows the case of building.

ステップS11では、未だ本線トンネル11における残置部11aと、撤去部11bとの切り分け、並びにランプトンネル12における残置部12aと、撤去部12bとの切り分けが終了してない状態にあり、地山77がそのまま残存している状態にある。かかる場合には図中矢印で示されるトンネル周方向の力の流れは、セグメントリングを跨ぐことなく互いに平行になる。   In step S11, the separation between the remaining portion 11a and the removal portion 11b in the main tunnel 11 and the separation between the remaining portion 12a and the removal portion 12b in the ramp tunnel 12 are not yet completed. It remains as it is. In such a case, the flow of force in the circumferential direction of the tunnel indicated by the arrows in the figure is parallel to each other without straddling the segment ring.

次にステップS12へ移行し、1〜2列目を構成する撤去部11b_1、11b_2並びに12b_1、12b_2を構成するセグメントを撤去する。このステップS12における断面図は、この撤去部11b_1、11b_2並びに12b_1、12b_2を構成するセグメントが撤去され、さらに空洞部70の地面71と天井72をそれぞれ凍結させた状態を示している。ちなみに、このステップS12において、3〜6列目においては、撤去部11b、12b間において地山77が残存している状態となる。   Next, it transfers to step S12 and the segment which comprises the removal parts 11b_1 and 11b_2 and 12b_1 and 12b_2 which comprise the 1st-2nd column is removed. The cross-sectional view in step S12 shows a state in which the segments constituting the removed portions 11b_1 and 11b_2 and 12b_1 and 12b_2 have been removed, and the ground surface 71 and the ceiling 72 of the cavity portion 70 have been frozen. Incidentally, in this step S12, in the 3rd to 6th rows, the ground pile 77 remains between the removed portions 11b and 12b.

このステップS12において1〜2列目を流れる応力は、撤去部12b_3〜12b_6へと流れ込むことになる。   In this step S12, the stress flowing in the first and second rows flows into the removal portions 12b_3 to 12b_6.

次にステップS13へと移行し、1列目において新設部14_1を構築していく。ここでは、この新設部14_1につき、周方向に2本のセグメント3を連結させる場合を例示している。このセグメント3の継手部には、上述した連結構造3、5〜9の何れかを適用していくことになる(以下の説明では、連結構造3を適用していく場合を例にとり説明をする)。ちなみに、このステップS13において示してある断面図は、新設部14_1を構築した1列目のセグメントリングの断面を示している。   Next, the process proceeds to step S13, and a new part 14_1 is constructed in the first column. Here, the case where two segments 3 are connected in the circumferential direction is illustrated for the newly installed portion 14_1. Any one of the connecting structures 3 and 5 to 9 described above is applied to the joint portion of the segment 3 (in the following description, the case where the connecting structure 3 is applied will be described as an example). ). Incidentally, the cross-sectional view shown in step S13 shows a cross section of the first-row segment ring in which the new portion 14_1 is constructed.

次にステップS14へと移行し、3列目を構成する撤去部11b_3並びに12b_3を構成するセグメントを撤去する。このステップS14において、4〜6列目においては、撤去部11b、12b間において未だ地山77が残存している状態にある。このステップS14において2列目を伝播してきた応力は、1列目の新設部14_1へと流れ込み、3列目を伝播してきた応力は、4列目へと流れ込むことになる。   Next, the process proceeds to step S14, and the segments constituting the removal units 11b_3 and 12b_3 constituting the third row are removed. In this step S14, in the 4th to 6th rows, the ground mountain 77 still remains between the removed portions 11b and 12b. In step S14, the stress that has propagated in the second row flows into the new portion 14_1 in the first row, and the stress that has propagated in the third row flows into the fourth row.

次にステップS15へと移行し、2列目において新設部14_2を配設していく。この新設部14_2を構成するセグメント3は、新設部14_1を構成するセグメントとの間で互いに千鳥状になるように配設される。この新設部14_2を構成するセグメント3は、新設部14_1を構成するセグメントとの間で、残置部12aに対していわゆるイモ継手となるように配置される。これにより、残置部12aを構成するセグメントと、上記新設部14_1、14_2を構成するセグメント3は、互いの接合面が軸方向に向けて一直線状になるように配置されることになる。   Next, the process proceeds to step S15, and the new section 14_2 is disposed in the second row. The segments 3 constituting the new part 14_2 are arranged in a staggered manner with the segments constituting the new part 14_1. The segment 3 constituting the newly installed portion 14_2 is arranged so as to be a so-called potato joint with respect to the remaining portion 12a between the segment 3 constituting the newly installed portion 14_1. Thereby, the segment which comprises the remaining part 12a, and the segment 3 which comprises the said newly installed part 14_1 and 14_2 are arrange | positioned so that a mutual joint surface may become a straight line toward an axial direction.

特に、この残置部12aと新設部14_1との取り合い部では、隣接するリングのセグメント3を順次新設していく必要性から、接続作業に優れる継手とする必要があり、また曲げモーメントも大きくないのでイモ継手とすることが望ましい。これに対して、新設部14を構成するセグメントの中央部では、曲げモーメントが大きく、残置部11a、12aとの取り合いも無くなることから、千鳥配置で構成することが望ましい。   In particular, in the joint portion between the remaining portion 12a and the newly installed portion 14_1, it is necessary to make a joint that is excellent in connection work because the adjacent ring segments 3 need to be newly installed, and the bending moment is not large. It is desirable to use a tuber joint. On the other hand, since the bending moment is large in the central portion of the segment constituting the newly-installed portion 14 and there is no contact with the remaining portions 11a and 12a, it is desirable to configure in a staggered arrangement.

この新設部14_2の構築が終了した後に4列目の地山77の開削が開始されることになる。即ち、この施工方法においては、実際に新設部14を施工する列の次列の撤去部11b、12bを先に撤去しておくことにより、例えば、連結構造8の如きセグメント3のリングを跨るような添接板53への接合工事を容易に行うことが可能となる。なお、新設部14を構成するセグメント3と残置部11a、12aを構成するセグメントとの連結は、上述した連結構造3を適用することなく、他の従来の連結構造を適用するようにしてもよい。   After the construction of the new part 14_2 is completed, the excavation of the ground pile 77 in the fourth row is started. That is, in this construction method, by removing the removal parts 11b and 12b in the next line of the line where the new installation part 14 is actually constructed first, for example, the ring of the segment 3 such as the connection structure 8 is straddled. It is possible to easily perform the joining work to the attachment plate 53. In addition, the connection of the segment 3 which comprises the newly installed part 14, and the segment which comprises the remaining parts 11a and 12a may be made to apply another conventional connection structure, without applying the connection structure 3 mentioned above. .

なお、上述した施工方法においては、例えば図17(a)に示すように、残置部11a、12aを構成するリング間に添接板53を予め架設しておくようにしてもよい。これにより、この図17(a)でいう3列目の周方向の応力を、この添接板53を介して軸方向へと分散して伝達させることが可能となる。   In the construction method described above, for example, as shown in FIG. 17A, an attachment plate 53 may be installed in advance between the rings constituting the remaining portions 11a and 12a. Thereby, the circumferential stress in the third row shown in FIG. 17A can be distributed and transmitted in the axial direction via the attachment plate 53.

また、上述した施工方法においては、例えば図17(b)に示すように、新設部14を構成するセグメント3のリング間に添接板53を架設した、上述した連結構造8を適用した場合について示している。この図17(a)でいう3列目の周方向の応力は、この添接板53を介して軸方向へと分散して伝達させることが可能となる。   Moreover, in the construction method described above, for example, as shown in FIG. 17 (b), the above-described connection structure 8 in which the attachment plate 53 is installed between the rings of the segments 3 constituting the newly installed portion 14 is applied. Show. The stress in the circumferential direction of the third row in FIG. 17A can be distributed and transmitted in the axial direction via the attachment plate 53.

土被り50m程度の大深度トンネルの分岐合流部1を例にとり、連結構造2の仕様を試算してみる。   Taking the branch and merge part 1 of a deep tunnel with a cover of 50m as an example, the specifications of the connection structure 2 are estimated.

分岐合流部1の断面は、全幅22m、高さ15mの横長トンネル断面とする。非開削工法により分岐合流部1を施工する場合、施工途中に撤去部11b、12bを構成するセグメント3を撤去する場合を想定する。   The cross section of the branch merge section 1 is a horizontally long tunnel cross section having a total width of 22 m and a height of 15 m. In the case of constructing the branching / merging portion 1 by the non-opening method, it is assumed that the segment 3 constituting the removal portions 11b and 12b is removed during the construction.

図19に示すトンネル分岐合流部206に作用する正曲げ最大点において、トンネルに発生する断面力は、軸力が6000kN、曲げモーメントが9000kNm、せん断力が3000kN発生する(奥行き1m当り)。   At the maximum positive bending point acting on the tunnel branching junction 206 shown in FIG. 19, the axial force is 6000 kN, the bending moment is 9000 kNm, and the shearing force is 3000 kN (per depth of 1 m).

また、主桁24の高さを1000mm、セグメント3の幅を1200mm、主桁24のフランジ32、33の厚さを75mm、フランジ32a、33a並びにフランジ32c、33cの幅を170mm、フランジ32b、33bの幅を340mmとし、ウエブ31a、31cの厚さを30mm、ウエブ31bの厚さを60mm、スキンプレート26の厚さを8mmとする。   The height of the main girder 24 is 1000 mm, the width of the segment 3 is 1200 mm, the thickness of the flanges 32 and 33 of the main girder 24 is 75 mm, the width of the flanges 32a and 33a and the flanges 32c and 33c is 170 mm, and the flanges 32b and 33b. The width of the web 31 is 340 mm, the thickness of the webs 31 a and 31 c is 30 mm, the thickness of the web 31 b is 60 mm, and the thickness of the skin plate 26 is 8 mm.

トンネルに発生する断面力(軸力が6000kN、曲げモーメントが9000kNm、せん断力が3000kN)のうち、曲げモーメント及びせん断力の30%につきリング間ボルトを用いて隣接リングへと伝達すると仮定する。   Of the cross-sectional force generated in the tunnel (axial force is 6000 kN, bending moment is 9000 kNm, and shearing force is 3000 kN), it is assumed that 30% of the bending moment and shearing force are transmitted to the adjacent ring using bolts between rings.

セグメント継手において負担、伝達する断面力は軸力が6000kN、曲げモーメント6300kNm、せん断力が2100kNとなる。軸力は圧縮力であるため、継手板の当接により伝達し、以下のボルト設計に関与しない。継手の曲げモーメントは、トンネル内空面側の添接板25a〜25cにより、またせん断力は、地山側のボルト用孔42に挿通させる短ボルトにより伝達するものであるため、各々の仕様は、曲げモーメント及びせん断力が低減する分に相当する仕様が低減可能になる。   The sectional force transmitted and transmitted in the segment joint is 6000 kN for the axial force, 6300 kNm for the bending moment, and 2100 kN for the shearing force. Since the axial force is a compressive force, it is transmitted by the contact of the joint plate and is not involved in the following bolt design. The bending moment of the joint is transmitted by the contact plates 25a to 25c on the inner surface of the tunnel, and the shearing force is transmitted by the short bolt inserted through the bolt hole 42 on the natural mountain side. The specification corresponding to the reduction of the bending moment and shearing force can be reduced.

即ち、曲げモーメント及びせん断力の70%伝達分に相当する仕様は以下のとおりである。   That is, the specifications corresponding to 70% transmission of bending moment and shearing force are as follows.

継手板23の高さ5500mm、板厚21mm、ボルト用孔42は、一の継手板23において2段×6列、ボルト用孔42に挿通すべき短ボルトはM36。また、添接板25a〜25cの長さは750mm、板厚25mm×2枚(両面)、ボルト用孔46の配置は、6段×5列でボルト径はM30。   The height of the joint plate 23 is 5500 mm, the plate thickness is 21 mm, and the bolt holes 42 are 2 stages × 6 rows in one joint plate 23, and the short bolt to be inserted into the bolt holes 42 is M36. Further, the length of the attachment plates 25a to 25c is 750 mm, the plate thickness is 25 mm × 2 sheets (both sides), the arrangement of the bolt holes 46 is 6 stages × 5 rows, and the bolt diameter is M30.

次に、リング間ボルトの仕様について説明する。先ず、曲げモーメント及びせん断力の30%をボルト用孔43に挿通すべきリング間ボルトを介して隣接するリングへと伝達する場合を考えてみる。この隣接するリングへの伝達力Pを算定する。即ち、この伝達力Pが隣接リングに集中荷重として作用する時に発生する曲げモーメントとして算出をする。その結果、隣接リングへの伝達曲げモーメントは2700kNm、せん断力は900kNとなる。   Next, the specifications of the bolt between rings will be described. First, consider a case where 30% of the bending moment and shearing force are transmitted to the adjacent ring via the inter-ring bolt to be inserted into the bolt hole 43. The transmission force P to this adjacent ring is calculated. That is, it is calculated as a bending moment generated when this transmission force P acts on the adjacent ring as a concentrated load. As a result, the transmission bending moment to the adjacent ring is 2700 kNm and the shearing force is 900 kN.

図19に示すトンネル分岐合流部206に作用する正曲げモーメントが負荷されているスパン長を10mとしたとき、スパン中央位置における発生曲げモーメントから、2700kNm=1/4×10m×PkNより、Pは1080kNとなる。リング間ボルトは、ボルト径M30mm、SHTBボルト1本あたりの面摩擦耐力161kN/本を使用し、必要本数は、1080kN/161kN=6.7本となる。せん断力についての必要本数は、同様に900kN/161kN=5.6本となり、合計12.3本となる。従って、セグメント継手周囲4箇所に配分してボルトを配置すると、1箇所あたりリング間ボルトを4本配置すればよい。ボルト間隔を150mm確保する場合には、桁高さ1000mに対して4段配置×1列で対応可能である。   When the span length to which the positive bending moment acting on the tunnel branching junction 206 shown in FIG. 19 is applied is 10 m, from the generated bending moment at the center position of the span, 2700 kNm = 1/4 × 10 m × PkN, P is 1080 kN. The bolt between the rings uses a bolt diameter of M30 mm and a surface friction resistance of 161 kN / piece per SHTB bolt, and the necessary number is 1080 kN / 161 kN = 6.7. Similarly, the necessary number of shearing forces is 900 kN / 161 kN = 5.6, which is 12.3 in total. Therefore, if the bolts are distributed and arranged at four places around the segment joint, four inter-ring bolts may be arranged at one place. When securing a bolt interval of 150 mm, it is possible to cope with a digit height of 1000 m in a four-stage arrangement × one row.

本発明を適用したセグメントの連結構造が適用されるトンネル分岐合流部の構成図である。It is a block diagram of the tunnel branch merge part to which the connection structure of the segment to which this invention is applied is applied. 本発明を適用したセグメントの連結構造の斜視図である。It is a perspective view of the connection structure of the segment to which this invention is applied. 添接板を下フランジの上面に接合する例について示す図である。It is a figure shown about the example which joins a splicing board to the upper surface of a lower flange. 添接板を主桁のウエブに接合する例について示す図である。It is a figure shown about the example which joins a splicing board to the web of a main girder. 添接板を下フランジの底面、下フランジの上面、主桁のウエブに接合する例を示す図である。It is a figure which shows the example which joins a splicing board to the bottom face of a lower flange, the upper surface of a lower flange, and the web of a main girder. 本発明を適用した連結構造が適用されるセグメントの断面図である。It is sectional drawing of the segment to which the connection structure to which this invention is applied is applied. 添接板が互いに軸方向に隣接するセグメントリングを跨るように軸方向へ拡径される例を示す図である。It is a figure which shows the example expanded to an axial direction so that an attachment board may straddle the segment ring adjacent to an axial direction mutually. 図7の構成に加えて、添接板をさらに周方向に隣接する上フランジ間に架設する例を示す図である。FIG. 8 is a view showing an example in which an attachment plate is further installed between upper flanges adjacent in the circumferential direction in addition to the configuration of FIG. 7. 本発明を適用した連結構造の他の構成例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other structural example of the connection structure to which this invention is applied. 図9に示す連結構造を内空面側から視認した図である。It is the figure which visually recognized the connection structure shown in FIG. 9 from the inner surface side. 短ボルトと継手板との間隙に弾性座金を介装する場合について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where an elastic washer is interposed in the clearance gap between a short volt | bolt and a coupling board. 本発明に係る連結構造を適用したトンネル分岐合流部の施工方法について説明をするための図である。It is a figure for demonstrating the construction method of the tunnel branch merge part to which the connection structure which concerns on this invention is applied. 本線トンネルとランプトンネルとの間の地盤を開削することにより得られた空洞部を示す図である。It is a figure which shows the cavity part obtained by excavating the ground between a main line tunnel and a ramp tunnel. 残置部間に新たに新設部を設ける場合について示す図である。It is a figure shown about the case where a new installation part is newly provided between remaining parts. 本発明に係る連結構造を適用したトンネル分岐合流部の施工方法をさらに詳細に説明するための図である。It is a figure for demonstrating in more detail the construction method of the tunnel branch merge part to which the connection structure which concerns on this invention is applied. 本発明に係る連結構造を適用したトンネル分岐合流部の施工方法をさらに詳細に説明するための他の図である。It is another figure for demonstrating in more detail the construction method of the tunnel branch merge part to which the connection structure which concerns on this invention is applied. リング間に添接板を架設する場合における応力の流れについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the flow of the stress in the case of constructing an attachment board between rings. 非開削工法の従来例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the prior art example of a non-cutting method. 非開削工法に基づいて構築された本線トンネルとランプトンネルとのトンネル分岐合流部の完成図を示す図である。It is a figure which shows the completion figure of the tunnel branch merge part of the main line tunnel and the ramp tunnel constructed | assembled based on the non-open cutting method. ボルト並びに添接板を利用した連結構造の従来例を示す図である。It is a figure which shows the prior art example of the connection structure using a volt | bolt and an attachment board.

符号の説明Explanation of symbols

1 トンネル分岐合流部
2 連結構造
3 セグメント
11 本線トンネル
12 ランプトンネル
13 トンネル
14 新設部
15 仕切壁
21 周方向当接面
22 中立軸
23 継手板
24 主桁
25 添接板
26 スキンプレート
31 ウエブ
32 上フランジ
33 下フランジ
41〜43、46 ボルト用孔
44 止水材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel branch merge part 2 Connection structure 3 Segment 11 Main line tunnel 12 Lamp tunnel 13 Tunnel 14 New part 15 Partition wall 21 Circumferential contact surface 22 Neutral shaft 23 Joint plate 24 Main girder 25 Connecting plate 26 Skin plate 31 Web 32 On Flange 33 Lower flange 41 to 43, 46 Bolt hole 44 Water stop material

Claims (10)

隣接するセグメントを互いに連結する際に用いられるトンネル用のセグメントの連結構造において、
上記セグメントの周方向当接面において地山側に形成された継手板同士がボルトで接合され、
トンネルの軸方向に直交するとともに、ウエブと当該ウエブの少なくとも内空面側に形成されたフランジとを有する主桁が、上記セグメントの軸方向両端及び少なくともその中間に配設され、
上記各主桁における下フランジは、上記周方向当接面より離間する位置において互いに隙間を空けて構成され、上記周方向当接面に近接する位置において一枚の鋼板として構成され、
周方向に隣接する上記セグメントにおける上記各主桁間には添接板が架設されるとともに、当該添接板と上記主桁とは互いにボルト接合され、
上記添接板は、一枚の鋼板からなるとともに、上記一枚の鋼板として構成される下フランジの底面に架設されてなること
を特徴とするセグメントの連結構造。
In the connection structure of the segments for tunnels used when connecting adjacent segments to each other,
The joint plates formed on the natural ground side in the circumferential contact surface of the segment are joined with bolts,
A main girder orthogonal to the axial direction of the tunnel and having a web and a flange formed on at least the inner surface of the web is disposed at both axial ends of the segment and at least in the middle thereof.
The lower flange in each main girder is configured with a gap therebetween at a position spaced from the circumferential contact surface, and is configured as a single steel plate at a position close to the circumferential contact surface,
Between the main girders in the circumferentially adjacent segments, an attachment plate is installed, and the attachment plate and the main girders are bolted together.
The connecting structure for a segment, wherein the splicing plate is made of a single steel plate and is constructed on the bottom surface of a lower flange configured as the single steel plate .
互いに軸方向に隣接するセグメントの軸方向両端に配設される各主桁のウエブ同士は、少なくとも継手部近傍において複数段に亘りボルト接合されていること
を特徴とする請求項1記載のセグメントの連結構造。
The web of each main girder arrange | positioned at the axial direction both ends of the segment adjacent to each other in the axial direction mutually is bolted over the multistage at least in the vicinity of the joint part. Connected structure.
上記添接板は、上記主桁における下フランジの底面、上記主桁における下フランジの上面、上記主桁におけるウエブの何れか1以上において架設されること
を特徴とする請求項1又は2記載のセグメントの連結構造。
The said joining plate is constructed in any one or more of the bottom face of the lower flange in the said main girder, the upper surface of the lower flange in the said main girder, and the web in the said main girder. Segment connection structure.
上記継手板及び主桁には連続して、地山側から内空面側への地下水の漏洩を防止するための止水材が設けられていること
を特徴とする請求項1〜3のうち何れか1項記載のセグメントの連結構造。
Any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned joint board and the main girder being provided with the water stop material for preventing the leakage of groundwater from the natural ground side to the inner surface side continuously. A segment connection structure according to claim 1.
上記添接板は、上記主桁における下フランジの底面において架設されてなるとともに、互いに軸方向に隣接するセグメントリングを跨るように軸方向へ拡幅されてなること
を特徴とする請求項1〜4のうち何れか1項記載のセグメントの連結構造。
The said attachment board is constructed in the bottom face of the lower flange in the said main girder, and is expanded in the axial direction so that the segment rings adjacent to each other in the axial direction may be straddled. The connection structure of the segment of any one of these.
上記互いに隙間を空けて構成されている下フランジと、上記一枚の鋼板としての下フランジとの間で形成される角部に嵌合可能な三角形状の補強ピースが固着されていることA triangular reinforcing piece that can be fitted to a corner portion formed between the lower flange formed with a gap between the lower flange and the lower flange as the single steel plate is fixed.
を特徴とする請求項1〜5のうち何れか1項記載のセグメントの連結構造。The segment connecting structure according to any one of claims 1 to 5, wherein:
上記セグメントの周方向当接面に形成された継手板同士を接合するボルト、及び/又は上記各主桁のウエブ同士を接合するボルトは、弾性座金を介して接合されること
を特徴とする請求項1〜6のうち何れか1項記載のセグメントの連結構造。
Bolts fastening bolt, and / or the web between the respective main girder joining fitting plates are formed in the circumferential direction contact surface of the segment, claims characterized in that it is bonded via an elastic washer The connecting structure of segments according to any one of Items 1 to 6 .
上記セグメントの軸方向両端に配設された主桁のフランジは、ウエブの軸方向外側から突出しない構成とされていること
を特徴とする請求項1〜7のうち何れか1項記載のセグメント間の連結構造。
Flange main girder disposed at both axial ends of the segment, between the segments of any one of claims 1 to 7, characterized in that it is configured not to protrude from the axially outer web Connection structure.
上記セグメントは、第1のトンネルと第2のトンネルとが分岐又は合流するトンネル分岐合流部の外周を構成すること
を特徴とする請求項1〜8のうち何れか1項記載のセグメントの連結構造。
The segment connection structure according to any one of claims 1 to 8 , wherein the segment constitutes an outer periphery of a tunnel branching junction where the first tunnel and the second tunnel branch or merge. .
第1のトンネル並びに第2のトンネルの残置部を構成する残置部セグメントと、上記セグメントは、互いの接合面が軸方向に向けて一直線状になるように配置され、さらに上記分岐合流部の外周を構成する上記セグメント間は、互いに千鳥状となるように配置されていること
を特徴とする請求項9記載のセグメントの連結構造
The remaining portion segment constituting the remaining portion of the first tunnel and the second tunnel, and the segment are arranged such that the joint surfaces thereof are in a straight line toward the axial direction, and the outer periphery of the branch and merge portion The segment connecting structure according to claim 9 , wherein the segments constituting the segment are arranged in a staggered manner.
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