JP5954980B2

JP5954980B2 - トンネル用セグメント

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Publication number: JP5954980B2
Application number: JP2011276561A
Authority: JP
Inventors: 敏神谷; 竜太郎早川; 真浩松本; 朗白井
Original assignee: 株式会社クボタ工建
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2031-12-19
Also published as: JP2013127161A

Description

本発明はトンネル用セグメントに関し、特に直線部と曲線部とを有するトンネル内で、直線状の管を搬送する場合に適したトンネル用セグメントに関する。

水道管やガス管、鋼管等の管路を地中に敷設する工法の１つとして、管路の埋設場所全体を地上から開削することなく管路を埋設する非開削工法は既に広く知られている。また、この非開削工法の１つとして、管路の埋設場所の両端部となる箇所に立坑を形成し、１方の立坑からシールド掘進機を用いて横方向に孔（以下、横孔とも称す）を掘削しながら横孔の周部にセグメントを順次配設してトンネル（セグメントトンネル）を形成し、この後、トンネル内に管を搬送して敷設することも既に広く知られている。

なお、上記工法において、シールド掘進機を用いて横孔を掘削する際には、掘削現場から大量の土砂を立坑側に向って搬出するとともに、セグメントを立坑から掘削現場に搬入しなければならない。したがって、シールド掘進機により形成した横孔内にはレールが配設され、レール上にセグメント搬入用の台車と土砂排出用の台車とが連結されて搬入される。そして、立坑から掘削現場に移動する際にセグメントが搬入され、掘削現場から立坑に移動する際に土砂が搬出されながら、横孔内にセグメントが配設される。横孔内にセグメントが配設されてトンネルが形成された後は、セグメント搬入用や土砂排出用の台車が取り出されて、トンネル内に管搬入用のレールが配設されるとともに、管搬入用の台車が搬入される。この後、レール上を走行する管搬入用の台車により前記トンネル内に管が一本ずつ搬入されて（持ち込まれて）、奥側から管が順次接続されることで管路が形成される。なお、管路が形成された後には、トンネルと管路との間にモルタル等が注入されてこれらの間の隙間が埋められる。

上記管の敷設工程において、敷設する管として直線状の管、いわゆる直管だけでなく、湾曲するなどした曲管が含まれることがある。この際には、シールド掘進機などにより形成された孔にも直線状の部分と曲線状の部分とが形成されるため、曲線状の孔（以下、曲線状孔とも称す）を通して直線状の管を搬送する必要がある。

従来、曲線状孔に配設するセグメント（曲線部用セグメントと称す）と、直線状孔に配設するセグメント（直線部用セグメントと称す）とは、その内径、すなわち、内壁面により形成される孔の直径が、同じである円筒形状のものが用いられている。より具体的には、図２７、図２８に示すように、曲線部用セグメント１１１は、曲線部の外側部分（外側曲部）１１１ａの軸心方向（図２７におけるＸで示す方向）に対する寸法（以下、軸心方向Ｘに対する寸法を幅と称す）Ｌ１が、直線部用セグメント１１２の幅Ｌ２とほぼ同じであり、曲線部用セグメント１１１の内径ｄ１が、直線部用セグメント１１２の内径ｄ２と同じものが用いられている。なお、曲線部用セグメント１１１における曲線部の内側部分（内側曲部）１１１ｂの幅Ｌ３は、直線部用セグメント１１２の幅Ｌ２および曲線部用セグメント１１１の外側部分の幅Ｌ１よりも小さく、これらの幅Ｌ１、Ｌ３の差は、配設する箇所の湾曲度合いに対応して形成され、湾曲度合いが大きい箇所ほど前記内側曲部１１１ｂの幅Ｌ３が小さく形成される。また、曲線部用セグメント１１１の外側曲部の幅Ｌ１が比較的大きいため、このような曲線部用セグメント１１１を配設しながら、シールド掘進機Ｓを支障なく進行できるように（具体的にはシールド掘進機Ｓの外壁部Ｓａが当接（干渉）しないように、曲線部用セグメント１１１の外径ｄ３は直線部用セグメント１１２の外径ｄ４よりも小さいものが用いられている。なお、図２７におけるＨは、シールド掘進機Ｓにより形成した横孔である。

このように、従来は図２７、図２８に示すような、互いの内径ｄ１、ｄ２が同じ直線部用セグメント１１２および曲線部用セグメント１１１を用いて、図２９に示すようにトンネルＴを形成し、このトンネルＴを通して管Ｐを搬送台車Ｂに載せて搬送している。なお、例えば特許文献１等に、トンネルの曲線部を通して直線状の管を搬送する管の搬送装置が開示され、特許文献２等に、セグメント履工の組立方法およびシールド掘進機が開示されている。

特開平１１−２５５１１７号公報特開平９−１３３０００号公報

しかしながら、図２９に簡略的に示すように、直線状の管Ｐを、曲線部Ｔｗを有するトンネルＴ内に搬送台車Ｂなどにより持ち込んで搬送する際に、トンネルＴの曲線部Ｔｗの形状と管Ｐの形状とが異なるので、管Ｐの端部や中央部がトンネルＴの内壁面に干渉（当接）して通過できなくなる場合がある。また特に、搬送対象の管Ｐとして、一端側に挿口Ｐｓ、他端側に受口Ｐｕを有するダクタイル管などのように、端部に受口Ｐｕなどの太径部を有する管Ｐを持ち込む場合には、前記受口Ｐｕなどの太径部がトンネルＴの曲線部Ｔｗの内壁面に当接しやすくなるので、さらに注意を要していた。また、この場合に、図２９に示すようなトンネルＴの曲線部Ｔｗの軸芯（すなわち上下方向の中心）で水平に切断したような平面断面図と、管Ｐの軸芯で水平に切断したような平面断面図とを合わせて比較しただけでは、みかけ上、支障なく通過できるよう考えられる場合でも、図３０に示すように、管Ｐは、トンネルＴ内の底部に敷設されたレールＲ上に配設された台車Ｂの上に載せられているので、管ＰとトンネルＴ（Ｔｗ）との間の隙間は、管Ｐの軸芯を通る水平断面ではなくて、管Ｐの斜め上部箇所が最も小さくなっており、これにより、実際には管Ｐを通過させることができない場合がある。

これに対処する方法としては、シールド掘進機Ｓで形成する横孔ＨやトンネルＴを大きくすることが考えられるが、横孔Ｈを大きくしてセグメント１１１、１１２としてより大きいものを用いてトンネルＴの覆工断面を大きくするほど、シールド掘進機の費用の増加や、土砂の排出量の増加に伴う工事費用の増加など、掘削工事の費用が極めて多大となってしまう。

また、別途方法として、図３１（ａ）に示すように、搬送する管Ｐが長い場合に、図３１（ｂ）に示すように、管Ｐを切断して短くして、管Ｐ’の両端や中央部がトンネルＴ（Ｔｗ）の内面に干渉し難くして、この短くした管Ｐ’をトンネルＴ（Ｔｗ）内に持ち込む方法が用いられることもある。しかし、この場合には、搬送すべき管Ｐ’の本数が増加するため、その分だけ搬送工程の手間や時間が増加する難点がある。また、管Ｐ（Ｐ’）を接合する回数も増加するため、これによる費用の増加もある。

本発明は上記課題を解決するもので、覆工断面を大きくしたり管を切断したりしなくても、曲線部を有するトンネル内で直線状の管を良好に搬送することができる、トンネル用セグメントを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、シールド掘進機で掘削された直線状孔の内壁および曲線状孔の内壁として配設され、内部で管が運搬される筒状のトンネル用セグメントであって、前記直線状孔の内壁として配設される直線部用セグメントと、前記曲線状孔の内壁として配設される曲線部用セグメントとを有し、前記曲線部用セグメントの外径が前記直線部用セグメントの外径以下に形成され、前記曲線部用セグメントの内径が前記直線部用セグメントの内径よりも大きく形成されて搬送される管と前記曲線部用セグメントの内周壁面との干渉が防止され、前記直線部用セグメントと前記曲線部用セグメントとの間に接続用セグメントが接続され、前記接続用セグメントは、前記直線部用セグメントと接続される直線部側端と、前記曲線部用セグメントと接続される曲線部側端とを有し、前記接続用セグメントの内径は直線部側端で前記直線部用セグメントの内径と一致し、曲線部側端に至るまで傾斜面を介して拡大し、曲線部側端で前記曲線部用セグメントの内径と一致することを特徴とする。

この構成により、前記曲線部用セグメントの外径が前記直線部用セグメントの外径以下に形成されているので、シールド掘進機などにより形成する横孔の大きさ（履工断面）は同じで済ますことができながら、前記曲線部用セグメントの内径が前記直線部用セグメントの内径よりも大きく形成されて搬送される管と前記曲線部用セグメントの内周壁面との干渉が防止されているので、曲線部を有する孔内で直線状の管を搬送する際に、管を切断しなくても、前記管の両端部や中央部が曲線部用セグメントの内周壁面に干渉（当接）しなくなり、良好に通過できる。

また、本発明は、前記傾斜面がテーパー面であることを特徴とする。
また、本発明は、前記接続用セグメントの、前記曲線部用セグメントの曲線部の外側と同じ側のセグメント軸芯方向の幅が、前記曲線部用セグメントの曲線部の内側と同じ側のセグメント軸芯方向の幅より大きいことを特徴とする。
また、本発明は、前記曲線部用セグメントの、曲線部の外側に配設される外側曲部のセグメント軸芯方向に沿う寸法である幅が、前記直線部用セグメントの幅よりも小さく形成され、前記曲線部用セグメントの、曲線部の内側に配設される曲線内側部の幅が、前記曲線部の外側に配設される箇所の幅に沿う寸法よりもさらに小さく形成されていることを特徴とする。

この構成により、前記曲線部用セグメントの外側曲部の幅を小さくしたので、これらの曲線部用セグメント同士を隣接させて配設した場合に、曲線部用セグメントの外径を、直線部用セグメントの外径と同じもしくは近い大きさまで大きくしても、シールド掘進機の外壁部と曲線部用セグメントとが干渉し難くなる。これにより、シールド掘進機による掘進作業を支障なく行えるとともに、直線部用セグメントの外径に曲線部用セグメントの外径に近づけることで、曲線部用セグメントの内径を大きくしても、曲線部用セグメントの径方向の厚みをある程度維持することができて、良好な強度を有し易くなる。

また、本発明は、前記曲線部用セグメントのセグメント本体部の両端に、内フランジ形状の一対の主桁が設けられ、前記主桁の内面により、前記曲線部用セグメントの内径部分が構成されていることを特徴とする。この構成により、比較的簡単な構成で製造コストの増加をほとんど抑えながら容易に曲線部用セグメントの内径を大きくすることができる。

なお、前記曲線部用セグメントとしては、周方向に四分割された１つの底部分割セグメントと２つの側部分割セグメントと１つの天部分割セグメントとから構成し、天部分割セグメントの周方向両側端部が軸芯方向に見て下方ほど狭くなる逆ハの字形状に形成されていることが好ましい。この構成により、天部分割セグメントの上方側から土砂の圧力などの外力を受けた場合でもセグメントの形状を良好に保持することができる。

また、この場合に、前記曲線部用セグメントにおいて、天部分割セグメントの周方向両端部に、半径方向に沿う継手板を形成し、側部分割セグメントの上端部に径方向に沿う継手板を形成し、天部分割セグメントの継手板と側部分割セグメントの継手板とを径方向につき合わせた状態でこれらの継手板を直交する方向から締結するボルト、ナットなどの締結手段により互いに結合させると好ましい。これにより、天部分割セグメントと側部分割セグメントとを良好に結合することができる。

なお、前記トンネル用セグメントを組み付けるトンネル用セグメントの組み付け方法としては、底部分割セグメントの両端部にそれぞれ側部分割セグメントを、少なくとも一方の締結手段を緩めた状態で連結し、この緩めた状態で連結した側部分割セグメントを外側に広げた状態で、側部分割セグメント間に天部分割セグメントを挿入して、側部分割セグメントと天部分割セグメントとを連結するとともに、緩めた状態で連結した側部分割セグメントの連結部の締結手段を締めることで、分割セグメント同士を固定して組み付けることが好ましい。

本発明によれば、曲線部用セグメントの内径を直線部用セグメントの内径よりも大きく形成して搬送される管と前記曲線部用セグメントの内周壁面との干渉を防止することにより、曲線部を有するトンネル内で直線状の管を搬送する際に、管を切断しなくても、前記管の両端部や中央部が曲線部用セグメントの内周壁面に干渉（当接）しなくなり、良好に通過できるようになる。これにより、トンネルの覆工断面を大きくしなくても済むため、掘削工事の費用の増加を抑えることができる。また、管を切断しなくても済むので、搬送工程の手間や時間、さらには管を接続する回数も最小限に抑えることができる。また、より小さな断面積のトンネル内での管の搬送を可能としたり、湾曲度合いの大きいトンネルでも通過可能としたりすることができる。

また、曲線部用セグメントの外側曲部の幅を直線部用セグメントの幅よりも小さく形成することで、曲線部用セグメントの外径を、直線部用セグメントの外径と同じもしくは近い大きさまで大きくしても、シールド掘進機の外壁部と曲線部用セグメントとが干渉し難くなり、シールド掘進機による掘進作業を支障なく行える。また、曲線部用セグメントの外径を直線部用セグメントの外径に近づけることで、曲線部用セグメントの内径を大きくしても、良好な強度を有し易くなる。

また、前記曲線部用セグメントにおける、周方向に四分割された分割セグメントの天部分割セグメントとして、その周方向両側端部が軸芯方向に見て下方ほど狭くなる逆ハの字形状に形成し、さらに、天部分割セグメントの周方向両端部に、略半径方向に沿う継手板を形成し、側部分割セグメントの上端部に径方向に沿う継手板を形成し、天部分割セグメントの継手板と側部分割セグメントの継手板とを径方向に付き合わせた状態でこれらの継手板を直交する方向から締結するボルトおよびナットなどの締結手段により互いに結合させることで、天部分割セグメントと側部分割セグメントとを良好な強度および良好な作業性を有した状態で結合することができる。

本発明の実施の形態に係るトンネル用セグメントなどの簡略的な平面断面図である。同トンネル用セグメントの曲線部用セグメント単体および直線部用セグメント単体の平面断面図である。同トンネル用セグメントを配設したトンネルの曲線部において管を搬送する状態を示す平面図である。同トンネル用セグメントを配設したトンネルの曲線部において管を搬送する状態を示す側面図である。同トンネル用セグメントの直線部用セグメントを示す正面図である。同トンネル用セグメントの底部分割セグメントを示す平面図である。同トンネル用セグメントの底部分割セグメントを示す正面断面図である。同トンネル用セグメントにおける直線部用セグメントの底部分割セグメント同士を接続する箇所を示す要部拡大側面断面図である。同トンネル用セグメントにおける直線部用セグメントの底部分割セグメントと側部分割セグメントとの接続箇所を示す要部拡大正面断面図である。同トンネル用セグメントにおける直線部用セグメントの側部分割セグメントを示す平面図である。同トンネル用セグメントにおける直線部用セグメントの天部分割セグメントを示す平面図である。同トンネル用セグメントの曲線部用セグメントを示す正面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの底部分割セグメントを示す平面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの底部分割セグメントを示す正面断面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの底部分割セグメント同士を接続する箇所を示す要部拡大側面断面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの底部分割セグメントと側部分割セグメントとの接続箇所を示す要部拡大正面断面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの側部分割セグメントを示す平面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの天部分割セグメントを示す平面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの天部分割セグメントと側部分割セグメントとの接続箇所を示す要部拡大正面断面図である。同トンネル用セグメントにおける直線部用セグメントの天部分割セグメントと側部分割セグメントとの接続箇所を示す要部拡大正面断面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの組み付け順序を示す正面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの組み付け順序を示す正面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの組み付け順序を示す正面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの組み付け順序を示す正面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの組み付け順序を示す正面図である。同トンネル用セグメントにおける曲線部用セグメントの組み付け順序を示す正面図である。従来のトンネル用セグメントなどの簡略的な平面断面図である。同従来のトンネル用セグメントの曲線部用セグメント単体および直線部用セグメント単体の平面断面図である。同従来のトンネル用セグメントを配設したトンネルの曲線部において管を搬送する状態を示す平面図である。同従来のトンネル用セグメントを配設したトンネルの曲線部において管を搬送する状態を示す側面図である。（ａ）および（ｂ）は同従来のトンネル用セグメントを配設したトンネルの曲線部において管を搬送する状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態に係るトンネル用セグメントを、図面に基づき説明する。なお、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずしもこれらの実施の形態に限定されるものではない。

図１に簡略的に示すように、本発明の実施の形態に係るトンネル用セグメントは、シールド掘進機Ｓで掘削された直線状孔１の内壁および曲線状孔２の内壁として配設される断面円筒形状のトンネル用セグメントである。このトンネル用セグメントは、直線状孔１の内壁として配設される直線部用セグメント３と、曲線状孔２の内壁として配設される曲線部用セグメント４と、これらの直線部用セグメント３と曲線部用セグメント４とを接続する接続用セグメント５とから構成されている。

ここで特に、図２に示すように、曲線部用セグメント４の内径（すなわち、曲線部用セグメント４の内周により形成されている孔部の直径）Ｄ１は、直線部用セグメント３の内径（すなわち、直線部用セグメント３の内周により形成されている孔部の直径）Ｄ２よりも大きく形成されている。一方、曲線部用セグメント４の外径Ｄ３は、直線部用セグメント３の外径Ｄ４とほぼ同寸法とされている。

また、曲線部用セグメント４の曲線部外側に配設される箇所である外側曲部４ａのセグメント軸芯方向Ｘ（すなわち、シールド掘進機１の推進方向）に沿う寸法（以下、各セグメントにおけるセグメント軸芯方向Ｘに沿う寸法を単に幅と称す）Ｈ１が、直線部用セグメント３の幅Ｈ２よりも小さく形成されている。なお、もちろん曲線部用セグメント４の曲線部内側に配設される箇所である内側曲部４ｂの幅Ｈ３は、曲線部用セグメント４の外側曲部４ａの幅Ｈ１よりも小さく形成され、これらの幅Ｈ３、Ｈ１の差は、配設する箇所の湾曲度合いに対応して形成され、湾曲度合いが大きい箇所ほど内側曲部４ｂの幅Ｈ３がより小さく形成されている。

また、曲線部用セグメント４の外径Ｄ３および直線部用セグメント３の外径Ｄ４は、シールド掘進機Ｓで掘削する孔（直線状孔１および曲線状孔２）の直径およびシールド掘進機Ｓの外壁部Ｓａの直径（内径）よりも少し小さい寸法とされている。そして、シールド掘進機Ｓで掘削する際に、シールド掘進機Ｓの外壁部Ｓａ内で、直線部用セグメント３または曲線部用セグメント４（あるいは接続用セグメント５）が順次配設されて接続される。

なお、直線部用セグメント３と曲線部用セグメント４とを接続する接続用セグメント５については、図１に示すように、その内径壁部分が、直線部用セグメント３の内径部と曲線部用セグメント４の内径部とを接続するような傾斜面とされており、この内径部分以外の形状はほぼ曲線部用セグメント４と同様な形状とされている。

図３は、シールド掘進機Ｓで掘削された直線状孔１および曲線状孔２に直線部用セグメント３および曲線部用セグメント４が配設され、さらに、曲線部用セグメント４の内径部分で形成されたトンネルＴの曲線部Ｔｗに、搬送台車Ｂにより載せられた管Ｐが通過する状態を示す平面図を示す。また、図４は、同様な状態を示す側面図である。そして、図３、図４に示すように、この実施の形態では、搬送対象の管Ｐとして、一端側に挿口Ｐｓ、他端側に受口（太径部）Ｐｕを有するダクタイル管が持ち込まれる場合を図示している。

上記構成によれば、図１、図２に示すように、曲線部用セグメント４の外径Ｄ３が直線部用セグメント３の外径Ｄ４とほぼ同じ寸法に形成されているので、シールド掘進機Ｓにより形成する孔１、２の大きさ（履工断面）は同じで済ますことができながら、曲線部用セグメント４の内径Ｄ１が直線部用セグメント３の内径Ｄ２よりも大きく形成されているので、図３、図４に示すように、曲線部Ｔｗを有する孔Ｔ内で直線状の管Ｐを搬送する際に、管Ｐを切断しなくても、管Ｐの両端部や中央部が曲線部用セグメント４の内周壁面に干渉（当接）し難くなり、良好に通過できる。

特に、搬送対象の管Ｐとして、一端側に挿口Ｐｓ、他端側に受口Ｐｕを有するダクタイル管などを持ち込む場合に、従来では、図２９、図３０に示すように、受口Ｐｕなどの太径部がトンネルＴの曲線部Ｔｗの内壁面に当接しやすくなるので、注意を必要としたり、より大きな覆工断面を必要としたりしていたが、本発明の実施の形態によれば、曲線部用セグメント４の内径Ｄ１が直線部用セグメント３の内径Ｄ２よりも大きく形成されているので、図３、図４に示すように、曲線部Ｔｗを有する孔Ｔ内で直線状の管Ｐを搬送する際でも、管Ｐの両端部や中央部、また、図４に示すようにその管Ｐの斜め上部箇所でもトンネルＴ（Ｔｗ）との間の隙間が十分に取ることができて曲線部用セグメント４の内周壁面に干渉（当接）し難くなり、良好に通過できる。

この結果、トンネルＴの覆工断面を大きくしなくても済むため、掘削工事の費用の増加を抑えることができる。また、管Ｐを切断しなくても済むので、搬送工程の手間や時間、さらには管Ｐを接続する回数も最小限に抑えることができる。また、より小さな断面積のトンネルＴ内での管の搬送を可能としたり、湾曲度合いの大きいトンネルＴ（Ｔｗ）でも通過可能としたりすることができる。

また、本発明では、曲線部用セグメント４の外側曲部４ｂの幅Ｈ１を、直線部用セグメント３の幅Ｈ３や、従来の曲線部用セグメント１１１の外側曲部１１１ａの幅Ｌ１（図２８参照）よりも小さくしている。これにより、これらの曲線部用セグメント４同士を隣接させて配設した場合に、曲線部用セグメント４の外径Ｄ３を、直線部用セグメント３の外径Ｄ４と同じ大きさまで大きくしても、シールド掘進機Ｓの外壁部Ｓａ（図１など参照）と曲線部用セグメント４とが干渉し難くなる。これにより、シールド掘進機Ｓによる掘進作業を支障なく行えるとともに、曲線部用セグメント４の径方向の厚みを厚めに維持することができて、良好な強度を有し易くなる。

また、本発明の実施の形態に係るセグメント、つまり、直線部用セグメント３、曲線部用セグメント４は、以下のような構成を用いると好適である。
すなわち、図５や図１２などに示すように、直線部用セグメント３、曲線部用セグメント４および接続用セグメント５は周方向に四分割されたものを組み合わせて構成され、セグメント３、４の底部に配設される１つの底部分割セグメント１１（１１Ａ、１１Ｂ）と、セグメント３、４の側部に配設される２つの側部分割セグメント１２（１２Ａ、１２Ｂ）と、セグメント３、４の天部に配設される１つの天部分割セグメント１３（１３Ａ、１３Ｂ）とからなっている。なお、接続部用セグメント５は、内径形状以外は曲線部用セグメント４と同じ構造であるので説明を省略する。

なお、図５が直線部用セグメント３を示す正面図、図６および図７が直線部用セグメント３の底部分割セグメント１１Ａを示す平面図および正面断面図、図８は直線部用セグメント３の底部分割セグメント１１Ａ同士を接続する箇所を示す要部拡大側面断面図、図９は直線部用セグメント３の底部分割セグメント１１Ａと側部分割セグメント１２Ａとの接続箇所を示す要部拡大正面断面図、図１０は直線部用セグメント３の側部分割セグメント１２Ａを示す平面図、図１１は直線部用セグメント３の天部分割セグメント１３Ａを示す平面図である。また、図１２は曲線部用セグメント４を示す正面図、図１３および図１４が曲線部用セグメント４の底部分割セグメント１１Ｂを示す平面図および正面断面図、図１５は曲線部用セグメント４の底部分割セグメント１１Ｂ同士を接続する箇所を示す要部拡大側面断面図、図１６は曲線部用セグメント４の底部分割セグメント１１Ｂと側部分割セグメント１２Ｂとの接続箇所を示す要部拡大正面断面図、図１７は曲線部用セグメント４の側部分割セグメント１２Ｂを示す平面図、図１８は曲線部用セグメント４の天部分割セグメント１３Ｂを示す平面図、図１９は曲線部用セグメント４の天部分割セグメント１３Ｂと側部分割セグメント１２Ｂとの接続箇所を示す要部拡大正面断面図、図２０は比較例としての直線部用セグメント３の天部分割セグメント１３Ａと側部分割セグメント１２Ａとの接続箇所を示す要部拡大正面断面図である。なお、これらの図では、直線部用セグメント３の幅が曲線部用セグメント４の幅よりもかなり大きい場合の例を示している。

ここで、各分割セグメント１１Ａ〜１３Ｂの基本構造は同じであるので、直線部用セグメント３の底部分割セグメント１１Ａなどを例にとって説明する。図６、図７などに示すように、底部分割セグメント１１は、円弧状に湾曲した外板部１５と、一対の主桁１６と、一対の継手板１８と、複数の補強部材１９とを有している。

主桁１６は、内フランジ形状を有し、トンネルＴの軸芯方向Ｘにおける外板部１５の両端部に、内側へ突出して設けられている。図８などに示すように、主桁１６は、ボルト３７、ナット３８等の連結部材を用いて、複数の底部分割セグメント１１同士をトンネルＴの軸芯方向Ｘにおいて接続するためのものであり、主桁１６には複数のボルト孔２１が形成されている。

図５〜図７などに示すように、継手板１８は、トンネルＴの周方向における外板部１５の両側端部に、内側へ突出して設けられている。継手板１８は、ボルト３９とナット４０とからなる締結部材を用いて、トンネルＴの周方向Ｙにおいて底部分割セグメント１１に隣接する側部分割セグメント１２を接続するためのものであり、継手板１８には複数のボルト孔２２が形成されている。

図５〜図７などに示すように、補強部材１９は、平板状およびアングル状の部材であり、外板部１５の内周面に溶接等により設けられている。なお、各補強部材１９の一端は一方の主桁１６に溶接され、各補強部材１９の他端は他方の主桁１６に溶接されている。

図１０，図１１に示すように、側部分割セグメント１２と天部分割セグメント１３とはそれぞれ、底部分割セグメント１１と同様に外板部１５と主桁１６と継手板１８と補強部材１９とを有している。

図５、図７、図９、図１９に示すように、周方向Ｙにおいて、底部分割セグメント１１の継手板１８と側部分割セグメント１２の継手板１８とをボルト３９、ナット４０からなる締結部材で連結し、さらに側部分割セグメント１２の継手板１８と天部セグメント１３の継手板１８とをボルト３９、ナット４０からなる締結部材で連結することにより、セグメント（直線部用セグメント３または曲線部用セグメント４）が形成される。さらに、図８、図１５に示すように、上記軸芯方向Ｘにおいて隣接するセグメント（直線部用セグメント３または曲線部用セグメント４）の主桁１６をボルト３７、ナット３８等の連結部材で連結することにより、複数のセグメント（直線部用セグメント３または曲線部用セグメント４）同士が軸芯方向Ｘにおいて接続されて、図１、図３に示すように、トンネルＴが形成される。

また、曲線部用セグメント４の底部分割セグメント１１Ｂについても同様の構成とされ、同様に組みつけられて構成される（図１２〜図１８、図２０参照）。
但し、これらの図１２〜図１８に示すように、曲線部用セグメント４については、直線部用セグメント３と比較して、主桁１６の外板部１５からの立設高さが低めに形成されており、これにより曲線部用セグメント４の内径が直線部用セグメント３の主桁１６の内径よりも大きく形成されている。またこれに対応して、継手板１８や補強部材１９の外板部１５からの立設高さも低めに形成されている。この結果、曲線部用セグメント４の主桁１６の内面などにより、前記曲線部用セグメント４の内径が直線部用セグメント３の内径よりも大きく形成され、上述したように、曲線部Ｔｗを有する孔Ｔ内で直線状の管Ｐを搬送する際に、管Ｐを切断しなくても、管Ｐの両端部や中央部が曲線部用セグメント４の内周壁面に干渉（当接）し難くなり、良好に通過できるようになっている。

また、曲線部用セグメント４における天部分割セグメント１３Ｂと側部分割セグメント１２Ｂとの連結姿勢が、直線部用セグメント３の天部分割セグメント１３Ａと側部分割セグメント１２Ａとの連結姿勢とは異なっている。つまり、図５、図１９に簡略的に示すように、直線部用セグメント３においては、天部分割セグメント１３Ａと側部分割セグメント１２Ａとの連結部分（継手板１８同士の接合部分）が、軸芯方向に見て下方ほど広がる略ハの字形状に形成されており、天部分割セグメント１３Ａを下方から側部分割セグメント１２Ａ間に入れやすいよう図られている。一方、図１２、図２０に簡略的に示すように、曲線部用セグメント４においては、天部分割セグメント１３Ｂと側部分割セグメント１２Ｂとの連結部分（継手板１８同士の接合部分）が、軸芯方向に見て下方ほど狭まる逆ハの字形状に形成されている。

このように、曲線部用セグメント４の天部分割セグメント１３Ｂの両端部の連結姿勢とすることで、天部分割セグメント１３Ｂを組み付けて曲線部用セグメント４を構成した場合に、天部分割セグメント１３Ｂの上方側から土砂の圧力などの外力を受けた場合でも、この圧力が天部分割セグメント１３Ｂの継手板１８や側部分割セグメント１２Ｂの継手板１８を介して、側部分割セグメント１２Ｂによっても受けられ、セグメントの形状を良好に保持することができる利点がある。

但し、直線部用セグメント３の天部分割セグメント１３Ａとは違って、曲線部用セグメント４については、底部分割セグメント１１Ｂと側部分割セグメント１２Ｂとを完全に結合した状態では、左右の側部分割セグメント１２Ｂ間に天部分割セグメント１３Ｂを下方から入れることができないので、以下のようにして天部分割セグメント１３Ｂを組み付ける。

すなわち、図２１に示すように、シールド掘進機Ｓの外壁部Ｓａ内において、まず、曲線部用セグメント４において、底部分割セグメント１１Ｂを、軸心方向Ｘに隣接する曲線部用セグメント４の底部分割セグメント１１Ｂ（あるいは、接続用セグメント５の底部分割セグメント１１Ｂや直線部用セグメント３の底部分割セグメント１１Ａ）と連結する。次に、図２２に示すように、同じ曲線部用セグメント４における一方の側部分割セグメント１２Ｂの下端部の継手板１８を、底部分割セグメント１１Ｂの一端部の継手板１８に、ボルト３９、ナット４０を用いて結合するが、この際、ボルト３９、ナット４０を緩めに結合して、側部分割セグメント１２Ｂが、シールド掘進機Ｓの外壁部Ｓａ内において外側に広がり可能にする。この後、図２３に示すように、同じ曲線部用セグメント４における他方の側部分割セグメント１２Ｂの下端部の継手板１８を底部分割セグメント１１Ｂの他端部の継手板１８に、ボルト３９、ナット４０を用いて結合するとともに軸心方向Ｘに隣接する曲線部用セグメント４などの側部分割セグメント１２Ｂと連結する。なお、この際には、完全に締結すればよいが、必要に応じて、緩めに結合してもよい。

そして、図２４に示すように、外側に広げた一方の側部分割セグメント１２Ｂと、他方の側部分割セグメント１２Ｂとの間に天部分割セグメント１３Ｂを下方またはシールド掘進機Ｓの外壁部Ｓａ内の軸芯方向Ｘから挿入する。この後、図２５、図２６に示すように、天部分割セグメント１３Ｂと両側の側部分割セグメント１２Ｂとをそれぞれ継手板１８を介して結合し、緩めていた一方の側部分割セグメント１２Ｂと底部分割セグメント１１との締結手段であるボルト３９、ナット４０を締める。最後に、天部分割セグメント１３Ｂおよび一方の側部分割セグメント１２Ｂを、主桁１６を介して結合する。

これにより、曲線部用セグメント４において天部分割セグメント１３Ｂを支障なく結合することができ、当該曲線部用セグメント４も隣接する曲線部用セグメント４などに結合することができる。

なお、上記構成においては、曲線部用セグメント４の外径が直線部用セグメント３の外径とほぼ同じ場合について述べたが、これに限るものではなく、曲線部用セグメント４の外径が直線部用セグメント３の外径より小さくなるように形成してもよい。ただし、この場合には、曲線部用セグメント４にさらに多くの補強部材を配設するなどして、曲線部用セグメント４の強度を向上させることが好ましい。

１直線状孔
２曲線状孔
Ｓシールド掘進機
３直線部用セグメント
４曲線部用セグメント
５接続用セグメント
４ａ外側曲部
４ｂ内側曲部
１１、１１Ａ、１１Ｂ底部分割セグメント
１２、１２Ａ、１２Ｂ側部分割セグメント
１３、１３Ａ、１３Ｂ天部分割セグメント
１５外板部
１６継手板
１９補強部材
３９ボルト（締結部材）
４０ナット（締結部材）
Ｓａ外壁部
Ｐ管
Ｔトンネル
Ｔｗ（トンネルの）曲線部
Ｐｓ挿口
Ｐｕ受口
Ｘ（セグメント）軸芯方向
Ｙ（トンネルの）周方向

Claims

シールド掘進機で掘削された直線状孔の内壁および曲線状孔の内壁として配設され、内部で管が運搬される筒状のトンネル用セグメントであって、
前記直線状孔の内壁として配設される直線部用セグメントと、
前記曲線状孔の内壁として配設される曲線部用セグメントとを有し、
前記曲線部用セグメントの外径が前記直線部用セグメントの外径以下に形成され、
前記曲線部用セグメントの内径が前記直線部用セグメントの内径よりも大きく形成されて搬送される管と前記曲線部用セグメントの内周壁面との干渉が防止され、
前記直線部用セグメントと前記曲線部用セグメントとの間に接続用セグメントが接続され、
前記接続用セグメントは、前記直線部用セグメントと接続される直線部側端と、前記曲線部用セグメントと接続される曲線部側端とを有し、
前記接続用セグメントの内径は直線部側端で前記直線部用セグメントの内径と一致し、曲線部側端に至るまで傾斜面を介して拡大し、曲線部側端で前記曲線部用セグメントの内径と一致する
ことを特徴とするトンネル用セグメント。
前記傾斜面がテーパー面であることを特徴とする請求項１に記載のトンネル用セグメント。
前記接続用セグメントの、前記曲線部用セグメントの曲線部の外側と同じ側のセグメント軸芯方向の幅が、前記曲線部用セグメントの曲線部の内側と同じ側のセグメント軸芯方向の幅より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル用セグメント。
前記曲線部用セグメントの、曲線部の外側に配設される外側曲部のセグメント軸芯方向に沿う寸法である幅が、前記直線部用セグメントの幅よりも小さく形成され、前記曲線部用セグメントの、曲線部の内側に配設される曲線内側部の幅が、前記曲線部の外側に配設される箇所の幅に沿う寸法よりもさらに小さく形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のトンネル用セグメント。
前記曲線部用セグメントのセグメント本体部の両端に、内フランジ形状の一対の主桁が設けられ、
前記主桁の内面により、前記曲線部用セグメントの内径部分が構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のトンネル用セグメント。
前記曲線部用セグメントが、周方向に四分割された１つの底部分割セグメントと２つの側部分割セグメントと１つの天部分割セグメントとから構成され、天部分割セグメントの周方向両側端部が軸芯方向に見て下方ほど狭くなる逆ハの字形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のトンネル用セグメント。
前記曲線部用セグメントにおいて、天部分割セグメントの周方向両端部に、半径方向に沿う継手板を形成し、側部分割セグメントの上端部に径方向に沿う継手板を形成し、天部分割セグメントの継手板と側部分割セグメントの継手板とを径方向につき合わせた状態でこれらの継手板を直交する方向から締結する締結手段により互いに結合させたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のトンネル用セグメント。
請求項７に記載のトンネル用セグメントを組み付けるトンネル用セグメントの組み付け方法であって、底部分割セグメントの両端部にそれぞれ側部分割セグメントを、少なくとも一方の締結手段を緩めた状態で連結し、この緩めた状態で連結した側部分割セグメントを外側に広げた状態で、側部分割セグメント間に天部分割セグメントを挿入して、側部分割セグメントと天部分割セグメントとを連結するとともに、緩めた状態で連結した側部分割セグメントの連結部の締結手段を締めることで、分割セグメント同士を固定して組み付けることを特徴とするトンネル用セグメントの組み付け方法。