JP7532005B2

JP7532005B2 - Composite segments for tunnels and tunnels

Info

Publication number: JP7532005B2
Application number: JP2018196479A
Authority: JP
Inventors: 和正久積; 知徳冨永; 敬介菅原; 有三赤司
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2024-08-13
Anticipated expiration: 2038-10-18
Also published as: JP2020063613A

Description

本発明は、鋼殻の内部に固化材を充填してなるトンネル用合成セグメントおよびトンネルに関する。 The present invention relates to a composite segment for a tunnel, in which a solidification material is filled inside a steel shell, and to a tunnel.

従来、シールドトンネル等の筒状構造物の構築に用いられるセグメントの一例として、鋼殻にコンクリートを充填して硬化させた合成セグメントが知られている。このような合成セグメントは、圧縮荷重に対してはコンクリートが抵抗し、引張荷重に対しては鋼殻が抵抗することにより高耐力および高剛性が得られるものである。このような合成セグメントとして例えば特許文献１に記載のものが知られている。 Conventionally, one example of a segment used in the construction of a cylindrical structure such as a shield tunnel is a composite segment in which concrete is filled into a steel shell and hardened. Such composite segments have high strength and rigidity because the concrete resists compressive loads and the steel shell resists tensile loads. One such composite segment is known to have been described in Patent Document 1.

特許文献１に記載の合成セグメントは、一対の主桁、継手板およびスキンプレートで形成された鋼殻と、この鋼殻の内部に充填されたコンクリートとを備えている。コンクリートの内部には、トンネル径方向内側にトンネル周方向に延びる複数の第１主鉄筋がトンネル軸方向に所定の配置間隔をあけて配され、該複数の第１主鉄筋のうち配列の両端に配された第１主鉄筋は、主桁との間隔が前記配置間隔以上であることを特徴としている。 The composite segment described in Patent Document 1 comprises a steel shell formed by a pair of main girders, joint plates, and skin plates, and concrete filled inside the steel shell. Inside the concrete, a number of first main reinforcing bars extending in the circumferential direction of the tunnel are arranged at a predetermined interval in the tunnel axis direction on the inner radial side of the tunnel, and the first main reinforcing bars arranged at both ends of the arrangement among the plurality of first main reinforcing bars are spaced apart from the main girders by at least the aforementioned interval.

また、合成セグメントでないが、シールドトンネル用耐火セグメントの一例として特許文献２に記載のものが知られている。特許文献２に記載のシールドトンネル用耐火セグメントは、セグメントの外面側に、鉄筋等の補強鋼材を埋設したセグメント本体部を備え、該セグメント本体部の内面側に補強鋼材を有しない耐火無筋コンクリート層を一体に備えて構成してなるものである。耐火無筋コンクリート層は、アルミナセメント若しくはアルカリスラグセメント等の高耐火性セメントおよび塊状スラグ、フェロニッケルスラグ、シャモット若しくは火成岩等の高断熱性骨材を使用した耐火コンクリートをもって成形してなるものである。 Although it is not a composite segment, one example of a fire-resistant segment for a shield tunnel is known, as described in Patent Document 2. The fire-resistant segment for a shield tunnel described in Patent Document 2 is configured by having a segment body with reinforcing steel such as rebars embedded on the outer surface of the segment, and an integrated fire-resistant unreinforced concrete layer without reinforcing steel on the inner surface of the segment body. The fire-resistant unreinforced concrete layer is formed from fire-resistant concrete using highly fire-resistant cement such as alumina cement or alkaline slag cement, and highly insulating aggregate such as lump slag, ferro-nickel slag, chamotte, or igneous rock.

特開２０１５－７８５３４号公報JP 2015-78534 A 特開２００２－１９４９９６号公報JP 2002-194996 A

ところで、従来の合成セグメントは、鋼材で形成された鋼殻の内部にコンクリートを充填した構造であるが、火災などの高温環境に晒された場合には、密実に固化した充填コンクリートは通気性が悪いため内部の自由水が爆裂したり、鋼材の強度低下を生じさせたりする虞がある。
構造安全性の観点からは、そのような事態を回避すべく、コンクリートへの有機繊維の混合によって高温時に断熱空気層を生じさせたり、本体構造を保護するためにロックウールや石膏ボードなどの表層耐火被覆を施したりすることで、積極的に断熱用の空気層を作り出している。しかしながら、この場合、本体構造に加えて耐火用材料や部品を追加しなければならず、追加部品および追加工程に伴う工期延長を回避するためには、一定の強度かつ断熱性を有する材料が求められている。 Conventional composite segments have a structure in which concrete is filled inside a steel shell formed from steel materials. However, when exposed to a high-temperature environment such as a fire, the densely solidified filled concrete has poor breathability, and so there is a risk that the free water inside may explode or cause the strength of the steel materials to decrease.
From the viewpoint of structural safety, in order to avoid such a situation, an insulating air layer is actively created by mixing organic fibers into concrete to generate an insulating air layer at high temperatures, or by applying a surface fireproof coating such as rock wool or gypsum board to protect the main structure. However, in this case, fireproof materials and parts must be added in addition to the main structure, and in order to avoid the extension of the construction period due to the additional parts and processes, a material with a certain level of strength and insulating properties is required.

そこで、本発明者は、トンネル用セグメントに必要とされる強度や耐熱性を備えた合成セグメントを開発すべく鋭意研究を行ったところ、セメント系添加物（硬化材）との混合によって潜在水硬性を発揮し、かつ通気性の高い高炉水砕スラグの固化体を、従来では使用されていない合成セグメントの本体構造（中詰め材）として適用することを着想した。
高炉水砕スラグは、水とアルカリ環境下で水硬性によって粒子どうしが結合して固まることで強度発現があり、さらに、材料そのものがポーラスな構造であると共に、その固化体の粒子間に隙間があって、空気層を有する。
そのため、圧縮力を負担する強度部材として利用できるとともに、高炉水砕スラグの通気性を活用することで、従来用いられる有機繊維や表層耐火層を省略しても耐熱性を付与できるため、火災時なども断熱効果を発揮する。 Therefore, the inventors conducted extensive research to develop a synthetic segment that had the strength and heat resistance required for tunnel segments, and came up with the idea of using solidified granulated blast furnace slag, which exhibits latent hydraulic properties when mixed with a cement additive (hardening agent) and is highly breathable, as the main structure (filling material) of synthetic segments, which had not been used in the past.
Granulated blast furnace slag develops its strength when the particles bond together and harden in an aqueous and alkaline environment due to its hydraulic properties. Furthermore, the material itself has a porous structure, and there are gaps between the particles of the solidified body, resulting in air spaces.
Therefore, it can be used as a strength component to withstand compressive forces, and by taking advantage of the breathability of granulated blast furnace slag, heat resistance can be imparted even without the organic fibers and surface fireproof layer that are conventionally used, so it also provides insulating effects in the event of a fire.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネル用合成セグメントおよびトンネルを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a composite tunnel segment and a tunnel that have the strength and heat resistance required for a composite tunnel segment.

前記目的を達成するために、本発明のトンネル用合成セグメントは、鋼殻と、当該鋼殻の内部に充填された固化体とを備えたトンネル用合成セグメントであって、
前記固化体が高炉水砕スラグ含むことを特徴とする。
この場合、高炉水砕スラグを細骨材として含むことが好ましい。 In order to achieve the above object, the present invention provides a composite tunnel segment comprising a steel shell and a solidified body filled inside the steel shell,
The solidified body is characterized in that it contains granulated blast furnace slag.
In this case, it is preferable that granulated blast furnace slag is contained as the fine aggregate.

ここで、合成セグメントとしては、シールドトンネルの施工に使用されるトンネル用合成セグメント、開削トンネルの施工に使用されるトンネル用合成セグメントが挙げられるが、他のトンネルの施工に使用されるトンネル用合成セグメントであればよい。
また、鋼殻は、トンネル軸方向に所定間隔で配置された一対の主桁と、当該一対の主桁の端部どうしを連結する継手板と、前記主桁および前記継手板に固定されて、地山側を覆うスキンプレートとを有するものであってもよいし、主桁および継手板を備えるがスキンプレートを備えていないものであってもよい。このとき、主桁は平板であってもよいし、主桁のトンネル半径方向の両端部にさらに鋼板を備えたＩ形やコ形であってもよい。
また、固化体は高炉水砕スラグだけで構成されていてもよいし、後述するような硬化材や高炉徐冷スラグを含むものであってもよい。 Here, examples of composite segments include composite tunnel segments used in the construction of shield tunnels and composite tunnel segments used in the construction of cut and cover tunnels, but any composite tunnel segment used in the construction of other tunnels will do.
The steel shell may have a pair of main girders arranged at a predetermined interval in the tunnel axis direction, joint plates connecting the ends of the pair of main girders, and skin plates fixed to the main girders and the joint plates and covering the ground side, or may have the main girders and joint plates but no skin plates. In this case, the main girders may be flat plates, or may be I-shaped or U-shaped with additional steel plates on both ends of the main girders in the tunnel radial direction.
Furthermore, the solidified body may be composed only of granulated blast furnace slag, or may contain a hardening material and slowly cooled blast furnace slag as described below.

高炉水砕スラグは、溶融高炉スラグを高圧水で急冷されることで結晶化せず、その大部分がガラス質となり、空隙を有するポーラスな構造である。この高炉水砕スラグのガラス性質はアルカリ性などの刺激剤との反応によって水和反応が進むことで硬化して強度上昇する潜在水硬性を有する。さらに、高炉水砕スラグの融点は天然砂よりも高く、材料としての耐火性も高い。また、化学的に安定しており、アルカリ骨材反応がなく、天然骨材と比べて乾燥収縮が小さい。加えて、高炉水砕スラグの粒径は５ｍｍ程度以下が一般的であり、その粒子どうしが結合して固まるので、粒子間に隙間が生じ易くなる。
したがって、本発明においては、鋼殻の内部に充填された固化体が高炉水砕スラグ含むので、当該高炉水砕スラグのガラス質の潜在水硬性による強度増加と、そのポーラス構造および高炉水砕スラグの粒子間に生じる隙間による通気性を利用した構造用固化体となるので、トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を得ることができる。
また、高炉水砕スラグは多孔質であるので、当該高炉水砕スラグを含む固化体の組織も多孔質となり、通気性がよくなるので、内部の自由水の爆裂の問題もない。
さらに、多孔質な高炉水砕スラグの固化体の断熱効果によって、従来から断熱性向上のために用いられていた有機繊維などの特別な添加剤やロックウールや石膏ボードなどの断熱被覆材も省略することができる。その結果、経済性や施工性が高く、耐火性能の優れたトンネル用合成セグメントを得ることができる。 Granulated blast furnace slag is a porous structure with voids, with most of the molten blast furnace slag being quenched with high-pressure water, and does not crystallize. The glassy nature of granulated blast furnace slag has latent hydraulic properties, which harden and increase in strength as a result of hydration reactions caused by reactions with stimulants such as alkali. Furthermore, the melting point of granulated blast furnace slag is higher than that of natural sand, and it is highly refractory as a material. It is also chemically stable, does not react with alkali aggregates, and has smaller drying shrinkage than natural aggregates. In addition, the particle size of granulated blast furnace slag is generally about 5 mm or less, and the particles bond together and solidify, making it easy for gaps to form between the particles.
Therefore, in the present invention, the solidified material filled inside the steel shell contains granulated blast furnace slag, and as a structural solidified material, it utilizes the increased strength due to the latent hydraulic properties of the glassy nature of the granulated blast furnace slag, as well as the breathability due to its porous structure and the gaps that occur between the particles of the granulated blast furnace slag, and is therefore able to obtain the strength and heat resistance required for a composite segment for a tunnel.
In addition, since granulated blast furnace slag is porous, the structure of the solidified body containing said granulated blast furnace slag also becomes porous and has good breathability, so there is no problem of explosion of the free water inside.
Furthermore, due to the insulating effect of the porous solidified granulated blast furnace slag, it is possible to omit special additives such as organic fibers and insulating covering materials such as rock wool and gypsum board, which have been used in the past to improve insulation. As a result, it is possible to obtain a synthetic tunnel segment that is economical, easy to install, and has excellent fire resistance.

また、本発明の前記構成において、前記鋼殻は、トンネル内周面側を除く５面が鋼材で覆われていてもよい。 In addition, in the above-mentioned configuration of the present invention, the steel shell may be covered with steel material on five sides excluding the inner circumferential surface side of the tunnel.

このような構成によれば、鋼殻がトンネル内周面側を除く５面が鋼材で覆われているので、予め工場等でトンネル用合成セグメントを製作する場合、当該鋼殻を型枠として兼用し、その内部にトンネル内周面側を向く開口から高炉水砕スラグを容易に充填できる。 With this configuration, the steel shell is covered with steel material on five sides except for the side facing the inner periphery of the tunnel. When composite tunnel segments are manufactured in advance at a factory or the like, the steel shell can also be used as a formwork, and granulated blast furnace slag can be easily filled into the shell through the opening facing the inner periphery of the tunnel.

また、本発明の前記構成において、前記固化体に硬化材が含まれていてもよい。
硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むものとしてもよい。
固化体に含ませる硬化材として、製鋼スラグ微粉末を用いると、さらに強度を増すことができる。粗骨材状の製鋼スラグでは生石灰が内在する場合があり、生石灰が水と反応すると水酸化カルシウムとなって膨張するため、製鋼スラグは微粉末として用いる。このように、製鋼スラグ微粉末を用いることによって、製鋼スラグ微粉末を硬化材として用いた固化体の施工後の膨張を抑えることができる。 In the above-described configuration of the present invention, the solidified body may contain a hardening material.
The hardening material may contain at least one selected from the group consisting of Portland cement, blast furnace slag cement, and ground steel slag.
The strength can be further increased by using finely ground steelmaking slag as a hardening agent to be added to the solidified body. Coarse aggregate steelmaking slag may contain quicklime, which reacts with water to become calcium hydroxide and expand, so steelmaking slag is used as fine powder. In this way, the use of finely ground steelmaking slag can suppress the expansion of the solidified body using finely ground steelmaking slag as a hardening agent after construction.

このような構成によれば、固化体に硬化材が含まれているので、固化体の硬化が促進され、当該固化体の機械的強度が増加し、合成セグメントの構造的機能を強化できる。 With this configuration, the solidified body contains a hardening material, which accelerates hardening of the solidified body, increases the mechanical strength of the solidified body, and enhances the structural function of the composite segment.

また、本発明の前記構成において、固化体に、更に高炉徐冷スラグが含まれていてもよい。 In addition, in the above-mentioned configuration of the present invention, the solidified body may further contain slowly cooled blast furnace slag.

このような構成によれば、高炉徐冷スラグは、高炉水砕スラグと比べてその粒径が大きいため、粗骨材としての機能を発揮し、大きな支持力を得ることができる。 In this configuration, the blast furnace slag has a larger particle size than granulated blast furnace slag, so it can function as coarse aggregate and provide greater bearing capacity.

また、本発明のトンネルは、上述した合成セグメントを１ピース以上備えていることを特徴とする。 The tunnel of the present invention is also characterized by having one or more pieces of the above-mentioned composite segment.

本発明においては、トンネルに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネルを容易に施工できる。 The present invention makes it easy to construct tunnels that have the strength and heat resistance required for tunnels.

本発明によれば、トンネル用合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネル用合成セグメントおよびトンネルを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a composite tunnel segment and a tunnel that have the strength and heat resistance required for a composite tunnel segment.

本発明の第１の実施の形態を示すもので、合成セグメントの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a composite segment according to a first embodiment of the present invention. 固化体の組織の拡大模式図であり、（ａ）は、高炉水砕スラグを含む固化体の組織の拡大模式図、（ｂ）は従来のコンクリートからなる固化体の組織の拡大模式図である。1A is an enlarged schematic view of the structure of a solidified body containing granulated blast furnace slag, and FIG. 1B is an enlarged schematic view of the structure of a solidified body made of conventional concrete. 本発明の第１の実施の形態を示すもので、トンネルの概略構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a tunnel according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施の形態を示すもので、合成セグメントの側断面図である。FIG. 11 is a side cross-sectional view of a composite segment according to a second embodiment of the present invention. 同、合成セグメントの正断面図である。FIG. 4 is a front cross-sectional view of the composite segment according to the first embodiment. 本発明の第３の実施の形態を示すもので、合成セグメントの斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a composite segment according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第４の実施の形態を示すもので、トンネルの概略構成を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a schematic configuration of a tunnel according to a fourth embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態のトンネル用合成セグメント（以下、合成セグメントと称する。）を示す斜視図である。
本実施の形態の合成セグメント１は、シールドトンネルを施工する際に使用されるセグメントであり、鋼殻２と、この鋼殻２の内部に充填された中詰め材としての固化体３とを備えている。なお、図１では鋼殻２の内部の一部に固化体３を充填した状態を示しているが、実際は鋼殻２の内部全体に固化体３が充填される。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First Embodiment
FIG. 1 is a perspective view showing a composite segment for a tunnel (hereinafter referred to as a composite segment) according to a first embodiment.
The composite segment 1 of this embodiment is a segment used when constructing a shield tunnel, and includes a steel shell 2 and a solidified body 3 as a fill material filled inside the steel shell 2. Although Fig. 1 shows a state in which the solidified body 3 is filled in a part of the inside of the steel shell 2, in reality, the solidified body 3 is filled in the entire inside of the steel shell 2.

鋼殻２は、トンネル軸方向に所定間隔で配置された一対の主桁５，５と、当該一対の主桁５，５の端部どうしを連結し、かつトンネル軸方向に長尺な一対の継手板６，６と、主桁５および継手板６に固定されて、地山側を覆うスキンプレート７とを備えている。 The steel shell 2 comprises a pair of main girders 5, 5 arranged at a predetermined distance in the tunnel axis direction, a pair of joint plates 6, 6 that connect the ends of the pair of main girders 5, 5 and are long in the tunnel axis direction, and a skin plate 7 that is fixed to the main girders 5 and the joint plates 6 and covers the ground side.

主桁５，５は、正面視（トンネル軸方向視）において円弧板状の鋼材（鋼板、Ｉ形、コ形）によって形成されており、トンネル半径方向外側に凸になるように、配置されている。
継手板６，６はトンネル軸方向に長尺な矩形板状の鋼材（鋼板）によって形成されており、一方の継手板６の一端部に一方の主桁５の一端部が溶接によって結合され、一方の継手板６の他端部に他方の主桁５の一端部が溶接によって結合されている。また、他方の継手板６の一端部に一方の主桁５の他端部が溶接によって結合され、他方の継手板６の他端部に他方の主桁５の他端部が溶接によって結合されている。
このように一対の主桁５，５および一対の継手板６，６によってトンネル半径方向外側に凸となる矩形枠が構成されている。 The main girders 5, 5 are formed from arc-shaped steel material (steel plate, I-shaped, U-shaped) when viewed from the front (when viewed in the direction of the tunnel axis), and are arranged so that they are convex radially outward in the tunnel direction.
The joint plates 6, 6 are formed from long rectangular steel material (steel plate) in the tunnel axis direction, and one end of one main girder 5 is joined by welding to one end of one joint plate 6, and one end of the other main girder 5 is joined by welding to the other end of one joint plate 6. In addition, the other end of one main girder 5 is joined by welding to one end of the other joint plate 6, and the other end of the other main girder 5 is joined by welding to the other end of the other joint plate 6.
In this way, a pair of main girders 5, 5 and a pair of joint plates 6, 6 form a rectangular frame that convex outward in the radial direction of the tunnel.

スキンプレート７は円弧板状の鋼材（鋼板）によって形成されており、トンネル半径方向外側に凸になるように、配置されている。スキンプレート７の長手方向の寸法は、主桁５のトンネル半径方向外側における長手方向の寸法とほぼ等しくなっており、スキンプレート７の短手方向の寸法は、継手板６の長手方向の寸法とほぼ等しくなっている。そして、スキンプレート７はその長手方向の縁部が主桁５の長手方向の縁部に溶接よって結合されるとともに、短手方向の縁部が継手板６の長手方向の縁部に溶接によって結合されることによって、主桁５および継手板６に固定されている。
このように本実施の形態では、鋼殻２はトンネル内周面側を除く５面が鋼材（主桁５，５、継手板６，６およびスキンプレート７）によって覆われている。 The skin plate 7 is formed of arc-shaped steel material (steel plate) and is arranged so as to be convex radially outward of the tunnel. The longitudinal dimension of the skin plate 7 is approximately equal to the longitudinal dimension of the main girder 5 at the radially outward side of the tunnel, and the lateral dimension of the skin plate 7 is approximately equal to the longitudinal dimension of the joint plate 6. The skin plate 7 is fixed to the main girder 5 and the joint plate 6 by joining its longitudinal edge to the longitudinal edge of the main girder 5 by welding and by joining its lateral edge to the longitudinal edge of the joint plate 6 by welding.
As described above, in this embodiment, the steel shell 2 is covered on five sides, excluding the tunnel inner circumferential surface side, with steel materials (the main girders 5, 5, the joint plates 6, 6 and the skin plate 7).

また、鋼殻２の内部には複数の縦リブ１０が設けられている。すなわちまず、縦リブ１０は主桁５と交差する方向に延在している。具体的には、縦リブ１０は矩形板状の鋼材（鋼板）によって形成されており、主桁５，５間に当該主桁５，５と略直角に配置されている。このような縦リブ１０はトンネル半径方向とほぼ平行に配置されるとともに、主桁５の長手方向、つまりトンネル周方向に所定間隔で配置されている。
また、縦リブ１０の一方の端部は一方の主桁５に溶接によって結合され、縦リブ１０の他方の端部は他方の主桁５に溶接によって結合されている。また、縦リブ１０のトンネル半径方向外側の縁部はスキンプレート７や主桁５の内面に溶接によって結合されている。このように、縦リブ１０は、鋼殻２の内部に主桁５の長手方向に所定間隔で配置され、主桁５およびスキンプレート７に固定されている。また、縦リブ１０を鋼殻２に固定した状態において、縦リブ１０のトンネル半径方向内側の縁部は主桁５および継手板６のトンネル半径方向内側の縁部よりトンネル半径方向外側に位置している。つまり、縦リブ１０は鋼殻２の開口面よりトンネル半径方向外側に配置されている。 Furthermore, a plurality of longitudinal ribs 10 are provided inside the steel shell 2. That is, first, the longitudinal ribs 10 extend in a direction intersecting with the main girders 5. Specifically, the longitudinal ribs 10 are formed of rectangular plate-shaped steel material (steel plate), and are disposed between the main girders 5, 5 at approximately right angles to the main girders 5, 5. Such longitudinal ribs 10 are disposed approximately parallel to the radial direction of the tunnel, and are disposed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the main girders 5, i.e., in the circumferential direction of the tunnel.
Moreover, one end of the longitudinal rib 10 is connected to one of the main girders 5 by welding, and the other end of the longitudinal rib 10 is connected to the other main girder 5 by welding. Moreover, the edge of the longitudinal rib 10 on the outer side in the tunnel radial direction is connected to the skin plate 7 and the inner surface of the main girder 5 by welding. In this way, the longitudinal ribs 10 are arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction of the main girder 5 inside the steel shell 2, and are fixed to the main girder 5 and the skin plate 7. Moreover, in a state where the longitudinal rib 10 is fixed to the steel shell 2, the edge of the longitudinal rib 10 on the inner side in the tunnel radial direction is located on the outer side in the tunnel radial direction from the edge of the main girder 5 and the joint plate 6 on the inner side in the tunnel radial direction. In other words, the longitudinal rib 10 is arranged on the outer side in the tunnel radial direction from the opening surface of the steel shell 2.

また、縦リブ１０には、複数の円形状の開孔１１がトンネル軸方向、つまり縦リブ１０の長手方向に所定間隔で、かつトンネル径方向内側に寄せて設けられていてもよい。この場合、複数の縦リブ１０にそれぞれ設けられている開孔１１はトンネル周方向において対向配置されており、これら対向配置された複数の開孔１１に鉄筋１２が挿通されている。鉄筋１２はトンネル周方向に延在しており、当該鉄筋１２の一方の端部は一方の継手板６の内面に溶接によって固定され、鉄筋１２の他方の端部は他方の継手板６の内面に溶接によって固定することが可能であり、または、当該鉄筋１２の曲げ加工あるいは一定の定着長を確保するによって溶接せずとも鋼殻内部で中詰め材に定着することも可能である。また、図示しないが、縦リブ１０には開孔１１とは別に、充填性を確保するためにトンネル半径方向内側または外側に切欠きが設けられていてもよい。 The vertical rib 10 may have a plurality of circular openings 11 at a predetermined interval in the tunnel axial direction, i.e., in the longitudinal direction of the vertical rib 10, and may be provided toward the inside in the tunnel radial direction. In this case, the openings 11 provided in each of the vertical ribs 10 are arranged opposite each other in the tunnel circumferential direction, and reinforcing bars 12 are inserted into the opposing openings 11. The reinforcing bars 12 extend in the tunnel circumferential direction, and one end of the reinforcing bars 12 can be fixed to the inner surface of one joint plate 6 by welding, and the other end of the reinforcing bars 12 can be fixed to the inner surface of the other joint plate 6 by welding. Alternatively, the reinforcing bars 12 can be fixed to the filling material inside the steel shell without welding by bending the reinforcing bars 12 or by ensuring a certain fixed length. Although not shown, the vertical rib 10 may have a notch on the inner or outer side in the tunnel radial direction in addition to the openings 11 to ensure filling.

主桁５，５、継手板６，６およびスキンプレート７を備えた鋼殻２の内部には、中詰め材としての固化体３が充填されている。固化体３は硬化することによって主桁５の内面、継手板６の内面、スキンプレート７の内面および鉄筋１２の外周面に付着している。
固化体３は高炉水砕スラグを細骨材として含むものであり、当該固化体３を鋼殻２の内部に充填する場合、例えば、図１に示すように、鋼殻２を船形に配置し、つまり、スキンプレート７を下側に向けて配置することで、鋼殻２を型枠として兼用したうえで、鋼殻２の内部に固化体３の硬化前の流動性を有する固化材を充填することによって行われる。この場合、固化材はその表面が主桁５の内側の縁、継手板６の内側の縁によって形成される仮想湾曲平面とほぼ面一となるように充填される。 The inside of the steel shell 2, which is equipped with the main girders 5, 5, joint plates 6, 6, and skin plate 7, is filled with a solidified body 3 as a filling material. The solidified body 3 hardens and adheres to the inner surfaces of the main girders 5, the inner surfaces of the joint plates 6, the inner surfaces of the skin plate 7, and the outer peripheral surfaces of the reinforcing bars 12.
The solidified body 3 contains granulated blast furnace slag as fine aggregate, and when the solidified body 3 is filled inside the steel shell 2, for example, as shown in Fig. 1, the steel shell 2 is arranged in a boat shape, that is, the skin plate 7 is arranged facing downward, so that the steel shell 2 also serves as a formwork, and the inside of the steel shell 2 is filled with the solidified material that has the fluidity of the solidified body 3 before it hardens. In this case, the solidified material is filled so that its surface is approximately flush with the imaginary curved plane formed by the inner edges of the main girders 5 and the inner edges of the joint plates 6.

この場合、型枠として兼用された鋼殻２の内部に内空面が鋼殻２の前記仮想湾曲平面と同一になるまで高炉水砕スラグを敷き詰め、さらに所定量の水と、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末等のセメント系添加剤（硬化材）と、必要に応じて高炉徐冷スラグを混入して固化させる。
または、高炉水砕スラグと所定量の水と、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末等のセメント系添加剤（硬化材）と、必要に応じて高炉徐冷スラグとを予め練り混ぜ、一定の流動性を有する固化体（固化材）を鋼殻２の内部に内空面が鋼殻２の前記仮想湾曲平面と同一になるまで充填する。
なお、鋼殻２の内部には縦リブ１０が設けられているので、固化材は縦リブ１０を設けた後、充填される。 In this case, granulated blast furnace slag is laid inside the steel shell 2, which also serves as a formwork, until the inner surface is flush with the imaginary curved plane of the steel shell 2, and then a predetermined amount of water, Portland cement, blast furnace slag cement, ground steel slag, or other cement-based additives (hardening agents), and, if necessary, cooled blast furnace slag, are mixed in and solidified.
Alternatively, granulated blast furnace slag, a predetermined amount of water, a cement-based additive (hardening agent) such as Portland cement, blast furnace slag cement, or ground steel slag, and, if necessary, cooled blast furnace slag are mixed in advance, and a solidified body (solidifying agent) having a certain degree of fluidity is filled inside the steel shell 2 until the inner surface becomes flush with the imaginary curved plane of the steel shell 2.
Since vertical ribs 10 are provided inside the steel shell 2, the solidification material is filled in after the vertical ribs 10 are provided.

前記高炉水砕スラグは、高炉で鉄を製造する際、鉄の元となる銑鉄と同時に生成される溶融高炉スラグを高圧水で急冷したものであり、急冷されることで結晶化せず、その大部分がガラス質となり、空隙を有するポーラスな構造である。
この高炉水砕スラグのガラス性質はアルカリ性などの刺激剤との反応によって水和反応が進むことで硬化して強度上昇する潜在水硬性を有する。さらに、高炉水砕スラグの融点は天然砂よりも高く、材料としての耐火性も高い。また、高炉水砕スラグは化学的に安定しており、アルカリ骨材反応がなく、天然骨材と比べて乾燥収縮が小さい。加えて、高炉水砕スラグの粒径は５ｍｍ程度以下が一般的であり、その粒子どうしが結合して固まるので、粒子間に隙間が生じ易くなる。 The granulated blast furnace slag is produced by rapidly cooling molten blast furnace slag with high-pressure water, which is produced at the same time as pig iron, the source of iron, when producing iron in a blast furnace.As a result of being rapidly cooled, the slag does not crystallize, and most of it becomes vitreous, giving it a porous structure with voids.
The glassy properties of granulated blast furnace slag have latent hydraulic properties, which harden and increase in strength as a result of the hydration reaction that occurs when the slag reacts with stimulants such as alkali. Furthermore, the melting point of granulated blast furnace slag is higher than that of natural sand, and it is highly fire-resistant as a material. Granulated blast furnace slag is also chemically stable, does not react with alkali aggregates, and has smaller drying shrinkage than natural aggregates. In addition, the particle size of granulated blast furnace slag is generally about 5 mm or less, and the particles bond together and solidify, which makes it easy for gaps to form between the particles.

図２（ａ）は、高炉水砕スラグを含む固化体の組織の拡大模式図である。この図における細骨材としての高炉水砕スラグ２０ａは、粒径が約５ｍｍ以下である。このような高炉水砕スラグ２０ａは、粒子どうしが結合して固まり、粒子間に多数の隙間が生じる。（図では粒子どうしの接触を示していないが、粒子が充填される状態では粒子どうしの接触が生じている）この隙間が空気層となって、高通気性を有し、断熱効果を発揮する。
一方、合成セグメントの中詰め材として一般的に使用されるコンクリートは、図２（ｂ）の拡大模式図に示すように、粗骨材２０ｂや細骨材（砂等）やセメントが隙間なく密実に充填されている。 Fig. 2(a) is an enlarged schematic diagram of the structure of a solidified body containing granulated blast furnace slag. In this figure, the granulated blast furnace slag 20a used as fine aggregate has a particle size of about 5 mm or less. In such granulated blast furnace slag 20a, the particles are bonded together and solidify, resulting in many gaps between the particles. (Although the figure does not show contact between the particles, contact between the particles occurs when the particles are packed.) These gaps become air layers, which provide high breathability and heat insulation.
On the other hand, concrete, which is generally used as a filling material for composite segments, is densely packed with coarse aggregate 20b, fine aggregate (sand, etc.), and cement with no gaps, as shown in the enlarged schematic diagram of Figure 2 (b).

このような高炉水砕スラグを含む固化体３を鋼殻２の内部に充填してなる合成セグメント１では、固化体３に含まれている高炉水砕スラグのガラス質の潜在水硬性による強度増加と、そのポーラス構造および高炉水砕スラグの粒子間に生じる隙間による通気性を利用した構造用固化体となるので、合成セグメントに必要とされる強度や耐熱性を得ることができる。
また、高炉水砕スラグは多孔質であるので、当該高炉水砕スラグを含む固化体３の組織も多孔質となり、通気性がよくなるので、内部の自由水の爆裂の問題もない。
さらに、多孔質な高炉水砕スラグの固化体の断熱効果によって、従来から断熱性向上のために用いられていた有機繊維などの特別な添加剤やロックウールや石膏ボードなどの断熱被覆材も省略することができる。その結果、経済性や施工性が高く、耐火性能の優れたトンネル用合成セグメントを得ることができる。 In the composite segment 1 formed by filling the inside of a steel shell 2 with a solidified body 3 containing such granulated blast furnace slag, a structural solidified body is formed that utilizes the increased strength due to the latent hydraulic properties of the glassy nature of the granulated blast furnace slag contained in the solidified body 3, and the breathability due to the porous structure and the gaps that occur between the particles of the granulated blast furnace slag, and therefore it is possible to obtain the strength and heat resistance required for a composite segment.
In addition, since the granulated blast furnace slag is porous, the structure of the solidified body 3 containing the granulated blast furnace slag also becomes porous and has good breathability, so there is no problem of explosion of the free water inside.
Furthermore, due to the insulating effect of the porous solidified granulated blast furnace slag, it is possible to omit special additives such as organic fibers and insulating covering materials such as rock wool and gypsum board, which have been used in the past to improve insulation. As a result, it is possible to obtain a synthetic tunnel segment that is economical, easy to install, and has excellent fire resistance.

また、本実施の形態において、高炉水砕スラグを含む固化体３に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。
固化体３に含ませる硬化材として、製鋼スラグ微粉末を用いると、さらに強度を増すことができる。粗骨材状の製鋼スラグでは生石灰が内在する場合があり、生石灰が水と反応すると水酸化カルシウムとなって膨張するため、製鋼スラグは微粉末として用いる。このように、製鋼スラグ微粉末を用いることによって、製鋼スラグ微粉末を硬化材として用いた固化体３の施工後の膨張を抑えることができる。
このように、固化体３に硬化材を含ませることによって、固化体３の硬化が促進され、当該固化体３の機械的強度が増加し、合成セグメント１の構造的機能を強化できる。 In this embodiment, the solidified body 3 containing granulated blast furnace slag may contain a hardening material. The hardening material preferably contains at least one selected from the group consisting of Portland cement, blast furnace slag cement, and ground steel slag.
The strength can be further increased by using finely ground steelmaking slag as a hardening agent to be included in the solidified body 3. Steelmaking slag in the form of coarse aggregate may contain quicklime, which reacts with water to become calcium hydroxide and expand, so steelmaking slag is used in the form of fine powder. In this way, the use of finely ground steelmaking slag can suppress the expansion of the solidified body 3 using the finely ground steelmaking slag as a hardening agent after construction.
In this way, by including a hardening material in the solidified body 3, the hardening of the solidified body 3 is promoted, the mechanical strength of the solidified body 3 is increased, and the structural function of the composite segment 1 can be enhanced.

また、固化体３に、更に高炉徐冷スラグが含まれていてもよい。高炉徐冷スラグは、高炉水砕スラグと比べてその粒径が大きいため、高炉徐冷スラグは粗骨材として大きな支持力を得ることができる。 The solidified body 3 may further contain cooled blast furnace slag. Since cooled blast furnace slag has a larger particle size than granulated blast furnace slag, the cooled blast furnace slag can provide a large bearing capacity as a coarse aggregate.

本実施の形態の合成セグメント１を、図３に示すように、トンネル軸方向およびトンネル周方向に接合することで、トンネル１５が構築される。
トンネル１５は、シールド工法により地山等を掘削して形成された掘削穴に設けられる。また、複数の合成セグメント１がトンネル周方向に接合されることで、セグメントリング１Ｌが構築され、複数のセグメントリング１Ｌがトンネル軸方向に接合されることで、円筒形状のトンネル１５が構築される。
このように合成セグメント１を使用することによって、トンネルに必要とされる強度や耐熱性を備えたトンネル１５を容易に施工できる。
また、トンネル１５を施工（構築）する場合、前記合成セグメント１を必要な箇所に設け、他の箇所には中詰め材としてコンクリートを使用した通常の合成セグメントを設けてもよい。要は、トンネル１５は、合成セグメント１を１ピース以上備えていればよい。 The composite segments 1 of this embodiment are joined together in the tunnel axial and circumferential directions as shown in FIG. 3 to construct a tunnel 15.
The tunnel 15 is provided in a hole formed by excavating the natural ground or the like by a shield tunneling method. A segment ring 1L is constructed by joining a plurality of composite segments 1 in the tunnel circumferential direction, and a cylindrical tunnel 15 is constructed by joining a plurality of segment rings 1L in the tunnel axial direction.
By using the composite segment 1 in this manner, a tunnel 15 having the strength and heat resistance required for a tunnel can be easily constructed.
In addition, when constructing (building) the tunnel 15, the composite segment 1 may be provided in necessary locations, and normal composite segments using concrete as a filling material may be provided in other locations. In short, the tunnel 15 may be provided with one or more pieces of the composite segment 1.

（第２の実施の形態）
図４および図５は第２の実施の形態の合成セグメントを示すもので、図４は合成セグメントの側断面図（トンネル軸方向に沿う断面図）、図５は合成セグメントの正断面図（トンネル軸方向に直交する方向に沿う断面図）である。
本実施の形態の合成セグメント２１が第１の実施の形態の合成セグメント１と異なる点は、鋼殻２の内部に設けられる鉄筋の配置および鉄筋の固定構造であるので、以下ではこの点について説明し、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略することもある。 Second Embodiment
Figures 4 and 5 show a composite segment of the second embodiment, where Figure 4 is a side cross-sectional view of the composite segment (cross-sectional view along the tunnel axis direction) and Figure 5 is a front cross-sectional view of the composite segment (cross-sectional view along a direction perpendicular to the tunnel axis direction).
The composite segment 21 of this embodiment differs from the composite segment 1 of the first embodiment in the arrangement of the reinforcing bars provided inside the steel shell 2 and the fixing structure of the reinforcing bars. Therefore, this point will be explained below, and the same components as those in the first embodiment may be given the same symbols and their explanations may be omitted.

第２実施形態による合成セグメント２１では、鋼殻２の内部に、トンネル内空Ｇ側にトンネル周方向に延びる複数の第１鉄筋２２がトンネル軸方向に所定間隔で設けられ、地山Ｆ側にトンネル周方向に延びる複数の第２鉄筋２３がトンネル軸方向に所定間隔で設けられている。そして、複数の第１鉄筋２２および第２鉄筋２３は、所定の本数ずつフープ筋２４に囲繞され、フープ筋２４は、スキンプレート７に接合された定着部材２５に定着されている。
また、複数の第１鉄筋２２および複数の第２鉄筋２３がフープ筋２４の内部に配され、これらの複数の第１鉄筋２２および複数の第２鉄筋２２はフープ筋２４に囲繞されて結束されている。 In the composite segment 21 according to the second embodiment, inside the steel shell 2, a plurality of first reinforcing bars 22 extending in the tunnel circumferential direction are provided at predetermined intervals in the tunnel axial direction on the tunnel inner space G side, and a plurality of second reinforcing bars 23 extending in the tunnel circumferential direction are provided at predetermined intervals in the tunnel axial direction on the natural ground F side. A predetermined number of the plurality of first reinforcing bars 22 and second reinforcing bars 23 are surrounded by hoop bars 24, and the hoop bars 24 are fixed to fixing members 25 joined to the skin plate 7.
In addition, a plurality of first reinforcing bars 22 and a plurality of second reinforcing bars 23 are arranged inside the hoop reinforcement 24, and these plurality of first reinforcing bars 22 and the plurality of second reinforcing bars 22 are surrounded and bound by the hoop reinforcement 24.

定着部材２５は、頭付スタッドジベル、穴あき鋼板ジベル、山形鋼などで構成され、トンネル周方向およびトンネル軸方向に所定の間隔をあけて複数配列されている。トンネル周方向に隣り合う定着部材２５，２５の間隔は、トンネル周方向に隣り合うフープ筋２４，２４の間隔とほぼ同じとなるように設定されている。
図４および図５には定着部材２５が頭付スタッドジベルの場合を示すが、頭付スタッドジベルの脚部２５ａがスキンプレート７の内空Ｇ側に溶接され、頭部２５ｂがフープ筋２４と接合されている。定着部材２５とフープ筋２４とは、例えば、溶接されたり、結束線などで結束されたりして接合されている。
また、定着部材２５とフープ筋２４とは、定着部材２５に形成された孔部にフープ筋２４が挿通されたり、定着部材２５に備えられた突出部にフープ筋２４が掛けられたりして、接合されていてもよい。
このようにして、フープ筋２４が定着部材２５に定着され、フープ筋２４および定着部材２５を介して第１鉄筋２２、第２鉄筋２３およびスキンプレート７が連結されている。 The anchoring members 25 are made of headed stud dowels, perforated steel plate dowels, angle irons, etc., and are arranged at predetermined intervals in the tunnel circumferential and axial directions. The intervals between adjacent anchoring members 25, 25 in the tunnel circumferential direction are set to be approximately the same as the intervals between adjacent hoop reinforcements 24, 24 in the tunnel circumferential direction.
4 and 5 show the case where the fixing member 25 is a headed stud dowel, in which the leg 25a of the headed stud dowel is welded to the inner space G side of the skin plate 7, and the head 25b is joined to the hoop reinforcement 24. The fixing member 25 and the hoop reinforcement 24 are joined, for example, by welding or by binding with a binding wire.
In addition, the fixing member 25 and the hoop reinforcement 24 may be joined by inserting the hoop reinforcement 24 into a hole formed in the fixing member 25 or by hanging the hoop reinforcement 24 on a protrusion provided on the fixing member 25.
In this way, the hoop 24 is fixed to the fixing member 25, and the first reinforcing bar 22, the second reinforcing bar 23 and the skin plate 7 are connected via the hoop 24 and the fixing member 25.

このような合成セグメント２１においても、第１の実施の形態と同様に、鋼殻２の内部に、高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体３が充填されている。また、第１の実施の形態と同様に、高炉水砕スラグを含む固化体３に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。さらに、固化体３に、更に高炉徐冷スラグが粗骨材として含まれていてもよい。
また、本実施の形態の合成セグメント２１を、トンネル軸方向およびトンネル周方向に接合することで、トンネルが構築される。
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 In the composite segment 21, as in the first embodiment, the inside of the steel shell 2 is filled with a solidified body 3 containing granulated blast furnace slag as fine aggregate. As in the first embodiment, the solidified body 3 containing granulated blast furnace slag may contain a hardening material. The hardening material preferably contains at least one selected from Portland cement, blast furnace slag cement, and finely ground steel slag. Furthermore, the solidified body 3 may further contain air-cooled blast furnace slag as coarse aggregate.
Moreover, a tunnel is constructed by joining the composite segments 21 of this embodiment in the tunnel axial direction and the tunnel circumferential direction.
According to this embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first embodiment.

（第３の実施の形態）
図６は第３の実施の形態の合成セグメントを示す斜視図である。なお、図６では鋼殻２の内部の一部に固化体３を充填した状態を示しているが、実際は鋼殻２の内部全体に固化体３が充填される。
本実施の形態の合成セグメント２６が第１および第２の実施の形態の合成セグメント１，２１と異なる点は、鋼殻２の内部に縦リブ２７が設けられている点であるので、以下ではこの点について説明し、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略することもある。 Third Embodiment
Fig. 6 is a perspective view showing a composite segment according to the third embodiment. Although Fig. 6 shows a state in which the inside of the steel shell 2 is partially filled with the solidified material 3, in reality, the inside of the steel shell 2 is entirely filled with the solidified material 3.
The composite segment 26 of this embodiment differs from the composite segments 1, 21 of the first and second embodiments in that a vertical rib 27 is provided inside the steel shell 2. This point will be explained below, and the same components as those in the first embodiment will be given the same reference symbols and their explanations may be omitted.

主桁５，５の間には、トンネル周方向に所定間隔をあけて複数の縦リブ２７が継手板６と平行に設けられ、当該縦リブ２７の両端部は主桁５，５に溶接によって固定されている。縦リブ２７は、トンネル径方向内側の頂部が断面円弧面状に形成され、かつトンネル軸方向に延在する棒状または筒状のものである。また、鋼殻２の内部には、第１および第２の実施の形態と異なり、鉄筋は設けられていない。
なお、各縦リブ２７に鉄筋挿通用の孔をトンネル周方向に対応して形成し、この孔にトンネル周方向に延在する鉄筋を挿通し、当該鉄筋の両端部を継手板６に溶接等によって固定することで、鋼殻２の内部に鉄筋を設けてもよい。また、縦リブ２７に鉄筋挿通用の孔を設けず、縦リブ２７上に鉄筋を乗せて設置するだけでもよい。 A plurality of longitudinal ribs 27 are provided between the main girders 5, 5 at predetermined intervals in the tunnel circumferential direction, parallel to the joint plates 6, and both ends of the longitudinal ribs 27 are fixed to the main girders 5, 5 by welding. The longitudinal ribs 27 are rod-shaped or tubular, extending in the tunnel axial direction, and have a top portion on the inner side in the tunnel radial direction formed into an arc-shaped cross section. Unlike the first and second embodiments, no reinforcing bars are provided inside the steel shell 2.
Alternatively, reinforcing bars may be provided inside the steel shell 2 by forming holes in each longitudinal rib 27 corresponding to the circumferential direction of the tunnel, inserting reinforcing bars extending in the circumferential direction of the tunnel into the holes, and fixing both ends of the reinforcing bars to the joint plates 6 by welding or the like. Alternatively, reinforcing bars may be provided simply by placing them on the longitudinal ribs 27 without providing holes in the longitudinal ribs 27 for inserting the reinforcing bars.

このような合成セグメント２６においても、第１および第２の実施の形態と同様に、鋼殻２の内部に、高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体３が充填されている。また、第１および第２の実施の形態と同様に、高炉水砕スラグを含む固化体３に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。さらに、固化体３に、更に高炉徐冷スラグが粗骨材として含まれていてもよい。
また、本実施の形態の合成セグメント２６を、トンネル軸方向およびトンネル周方向に接合することで、トンネルが構築される。
本実施の形態によれば、第１および第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 In the composite segment 26, as in the first and second embodiments, the inside of the steel shell 2 is filled with a solidified body 3 containing granulated blast furnace slag as fine aggregate. As in the first and second embodiments, the solidified body 3 containing granulated blast furnace slag may contain a hardening material. The hardening material preferably contains at least one selected from Portland cement, blast furnace slag cement, and finely ground steel slag. Furthermore, the solidified body 3 may further contain air-cooled blast furnace slag as coarse aggregate.
Moreover, the composite segments 26 of this embodiment are joined in the tunnel axial direction and the tunnel circumferential direction to construct a tunnel.
According to this embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first and second embodiments.

なお、上述した第１～第３の実施の形態において、鋼殻２の地山側の面はスキンプレート７によって覆われていたが、スキンプレート７は省略してもよい。つまり、鋼殻２を一対の主桁５，５および一対の継手板６，６によって矩形枠状に形成してもよい。
この場合、鋼殻２を直接型枠として兼用できないので、当該鋼殻２を型枠台に載置して、鋼殻２の開口している両面のうちの一方の面を型枠台によって閉塞したうえで、他方の面から固化体３を充填すればよい。 In the above-mentioned first to third embodiments, the surface of the steel shell 2 facing the ground is covered with the skin plate 7, but the skin plate 7 may be omitted. In other words, the steel shell 2 may be formed into a rectangular frame shape by a pair of main girders 5, 5 and a pair of joint plates 6, 6.
In this case, since the steel shell 2 cannot be used directly as a formwork, the steel shell 2 is placed on a formwork stand, one of the open sides of the steel shell 2 is closed with the formwork stand, and the solidified body 3 is then filled in from the other side.

（第４の実施の形態）
図７は、第３の実施の形態の合成セグメント３１を使用して構築された断面ロ形のトンネルを示す。このトンネル４０は、既設の地面３８を開削して形成された開削部３８ａに設けられている。
トンネル４０は、複数の合成セグメント３１をトンネル周方向に接合することで略矩形状のセグメントリングが形成され、複数のセグメントリングをトンネル軸方向に接合して連ならせることで構築されている。また、トンネル４０は、複数の合成セグメントリングをトンネル軸方向に連ならせることで、所定の内部空間Ｓを確保するとともに、トンネル軸方向に所定の延長を有するものとなる。
セグメントリングは、開削部３８ａの下方から上方に向けて合成セグメント３１を積み上げながら接合させる方法等により形成されている。また、セグメントリングは、トンネル軸方向に隣り合わせた接合箇所で接合することによって、トンネル軸方向に連なったものとなる。 (Fourth embodiment)
7 shows a tunnel 40 having a square cross section constructed using the composite segment 31 of the third embodiment. This tunnel 40 is provided in an excavation section 38a formed by excavating an existing ground 38.
The tunnel 40 is constructed by joining a plurality of composite segments 31 in the tunnel circumferential direction to form a substantially rectangular segment ring, and joining and connecting the plurality of segment rings in the tunnel axial direction. In addition, by connecting the plurality of composite segment rings in the tunnel axial direction, the tunnel 40 secures a predetermined internal space S and has a predetermined extension in the tunnel axial direction.
The segment ring is formed by stacking and joining the composite segments 31 from the bottom to the top of the cutout portion 38a. The segment rings are joined at adjacent joints in the tunnel axis direction, so that they are connected in the tunnel axis direction.

合成セグメント３１は、トンネル軸方向の両端に設けられる主桁３５と、トンネル周方向の両端に設けられる継手板３６，３６と、トンネル４０の内部空間Ｓの反対側で、トンネル４０の外周側に設けられるスキンプレート３７とを備えた鋼殻３２を有している。
トンネル４０の上部の頂版、両側部の側版および底部の底版の各々において、１または複数の合成セグメント３１が用いられている。合成セグメント３１は、正面視（トンネル軸方向視）において、略Ｌ形、上下に長尺な長方形、コ字形等に形成されている。 The composite segment 31 has a steel shell 32 equipped with main girders 35 provided at both ends in the tunnel axial direction, joint plates 36, 36 provided at both ends in the tunnel circumferential direction, and a skin plate 37 provided on the outer periphery of the tunnel 40 on the opposite side of the internal space S of the tunnel 40.
One or more composite segments 31 are used in each of the top plate at the top of the tunnel 40, the side plates on both sides, and the bottom plate at the bottom. The composite segments 31 are formed in a substantially L-shape, a vertically long rectangle, a U-shape, or the like when viewed from the front (viewed in the tunnel axial direction).

また、合成セグメント３１の鋼殻３２は、横断面略コ字形に形成され、その開口はトンネル内空側（内部空間Ｓ側）に向けられている。また、鋼殻３２は、開口以外の部分は主桁３５、継手板３６およびスキンプレート３７によって覆われたものとなっている。つまり、鋼殻３２はトンネル内周面側（トンネル内空側）を除く面が鋼材（主桁３５、継手板３６およびスキンプレート３７）によって覆われている。また、鋼殻３２の内部には、図示しない鉄筋がトンネル周方向に沿って設けられている。 The steel shell 32 of the composite segment 31 is formed with a generally U-shaped cross section, with its opening facing the tunnel interior (internal space S). The steel shell 32 is covered with main girders 35, joint plates 36, and skin plates 37 except for the opening. In other words, the steel shell 32 is covered with steel materials (main girders 35, joint plates 36, and skin plates 37) on all sides except the tunnel inner circumferential surface side (tunnel interior space side). Reinforcing bars (not shown) are provided inside the steel shell 32 along the tunnel circumferential direction.

このような合成セグメント３１においても、第１～第３の実施の形態と同様に、鋼殻３２の内部に、高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体３が充填されている。また、第１および第２の実施の形態と同様に、高炉水砕スラグを含む固化体３に硬化材が含まれていてもよい。硬化材は、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、製鋼スラグ微粉末から選ばれる少なくとも一種を含むもとするのが好ましい。さらに、固化体３に、更に高炉徐冷スラグが粗骨材として含まれていてもよい。
本実施の形態によれば、第１～第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 In this composite segment 31, as in the first to third embodiments, the inside of the steel shell 32 is filled with a solidified body 3 containing granulated blast furnace slag as fine aggregate. As in the first and second embodiments, the solidified body 3 containing granulated blast furnace slag may contain a hardening material. The hardening material preferably contains at least one selected from Portland cement, blast furnace slag cement, and finely ground steel slag. Furthermore, the solidified body 3 may further contain air-cooled blast furnace slag as coarse aggregate.
According to this embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first to third embodiments.

なお、本実施の形態では、合成セグメント１，２１，３１の鋼殻２，３２の内部に高炉水砕スラグを細骨材として含む固化体３が充填される場合を例にとって説明したが、本発明は、例えば水中や地中に構築されるケーソン等の構造物を構成する鋼殻の内部に、高炉水砕スラグを含む固化体が充填されてなる構造材として応用できる。 In this embodiment, the case where the inside of the steel shells 2, 32 of the composite segments 1, 21, 31 is filled with a solidified material 3 containing granulated blast furnace slag as fine aggregate has been described as an example, but the present invention can also be applied to structural materials in which a solidified material containing granulated blast furnace slag is filled inside a steel shell constituting a structure such as a caisson constructed underwater or underground.

１，２１，２６，３１トンネル用合成セグメント
２，３２鋼殻
３固化体
５，３５主桁（鋼材）
６，３６継手板（鋼材）
７，３７スキンプレート（鋼材）
１５，４０トンネル 1, 21, 26, 31 Composite segment for tunnel 2, 32 Steel shell 3 Solidified body 5, 35 Main girder (steel material)
6, 36 Joint plate (steel)
7, 37 Skin plate (steel)
15,40 Tunnel

Claims

A composite tunnel segment having a steel shell and a solidified body filled inside the steel shell,
The solidified body is a solidified material containing granulated blast furnace slag as fine aggregate filled inside the steel shell,
The solidified body contains a hardening material, the hardening material containing ground steel slag,
The granulated blast furnace slag used as the fine aggregate is a composite segment for tunnels, characterized in that the particles of the granulated blast furnace slag bond together and harden through a hydration reaction, creating numerous gaps between the particles, which act as air spaces, providing high breathability and exhibiting an insulating effect .

The composite tunnel segment according to claim 1, characterized in that the steel shell is covered with steel material on five sides, excluding the inner periphery of the tunnel.

A composite segment for a tunnel according to claim 1 or 2 , characterized in that the solidified body further contains slowly cooled blast furnace slag.

A tunnel comprising one or more pieces of the composite segment described in any one of claims 1 to 3.