説明

セグメントユニット

【課題】略矩形断面のセグメントユニットの厚みを従来より薄くしてコスト低減を図る。
【解決手段】略矩形状のセグメントリング10を、周方向に配設された複数のセグメントピース11、12で構成し、各セグメントピース11、12を周方向に貫通するPC鋼線13によって緊結する。略矩形状セグメントリング10は角部に断面L字形のセグメントピース12、12を配設し、その間にブロック状のセグメントピース11を嵌挿する。略矩形の辺を構成するセグメントピース12,11に貫通孔14a、14bを穿孔し、凹陥部12aからPC鋼線13を挿通して定着具15A、15Bで緊結する。各辺のセグメントピース11、L字形セグメントピース12、12間にプレストレスを導入する。PC鋼線13は略矩形の内周面寄りに配置し、PC鋼線13で導入されるプレストレスにより、セグメント10に発生する引張応力がキャンセルされ、大きな曲げ荷重に抵抗する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、略矩形または略U字状断面からなるアンダーパストンネルを構成する略矩形または略U字状断面のセグメントユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
線路や道路等と立体交差するアンダーパストンネルは、トンネル部と、トンネル部及び地上の間をつなぐアプローチ部とから構成されており、地上からシールド掘削機を発進させてアンダーパストンネル全線を連続施工することが可能である(例えば、特許文献1参照)。
シールド工法によれば、線路や道路等を開削することなくアンダーパストンネルを構築することができるので、工期および工費の縮減が可能となるうえ、交通網が遮断されることもない。
アンダーパストンネルでは、線路や道路等と立体交差する交差部の深度をできるだけ浅くし、アプローチ部の延長を短くすることが好ましい。このため、アンダーパストンネルの断面は複数のセグメントピースを略矩形状に構築したセグメントリングとすることが多く、トンネル部の覆工部には断面略矩形セグメントリング、アプローチ部の覆工部には略矩形セグメントリングの構成から上方部分が開放された断面略U字形セグメントが使用される。
【特許文献1】特開2005−248546号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、アンダーパストンネルでは、多数のセグメントピースが使用されるため、各セグメントピースの覆工部厚(壁厚)を薄くすることができれば、セグメントピースのコストが低下し、工事費を大幅に削減することができる。しかし、アンダーパストンネルを構成する略矩形セグメントリングや略U字形セグメントは、図9(a)や図10(a)に示すように常時、地下や地表面等の四方から土圧や水圧、地下水圧、車輌や鉄道車輌等の道路荷重等の圧力を受けている。
そのため、これらセグメントピースの覆工部厚を薄くした場合、図9(b)や図10(b)、(c)に示すように、略矩形セグメントリングや略U字形セグメントの各辺に相当する部分のセグメントピース群が断面凹曲線状に内側に変形したり損傷したり破壊するおそれがある。特に略矩形セグメントリングや略U字状セグメントでは縦断面形状が略矩形であるために円形のものと比較して圧力が分散しにくいという欠点がある。
【0004】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、略矩形断面からなるアンダーパストンネルを構成するセグメント群の耐圧強度を高くすると共にセグメントピース厚を従来のセグメントピースより薄くしてコスト低減を図るようにしたセグメントユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するため、本発明によるセグメントユニットは、周方向に配設された複数のセグメントピースからなる略矩形状のセグメントユニットであって、略矩形状セグメントユニット内に配置されていて前記複数のセグメントピースを周方向に貫通するPC鋼材を介して、前記複数のセグメントピースが略矩形状セグメントユニットの辺ごとに緊結されていることを特徴としている。
【0006】
また、本発明によるセグメントユニットは、周方向に配設された複数のセグメントピースからなり、上方が開放する略U字形状のセグメントユニットであって、略U字形状のセグメントユニット内に配置されていて略U字形状の各辺毎に複数のセグメントピースを貫通するPC鋼材によって、複数のセグメントピースが略U字形の辺毎に緊結されていることを特徴としている。
【0007】
本発明では、略矩形断面からなるアンダーパストンネルのトンネル部に敷設される略矩形状のセグメントユニットおよびアプローチ部に敷設される上方が開放する略U字形状のセグメントユニットを対象とし、セグメントユニット内の各辺毎に配設されたPC鋼材を緊張させることで各辺を構成する複数のセグメントピース間にプレストレスを導入する。これにより、略矩形または略U字を構成するセグメントユニット群の全体に亘ってセグメントピースの曲げ剛性が高くなり、セグメントピースの覆工部厚を従来より薄くした場合でも周囲の圧力に充分耐える強度を確保できる。
なお、PC鋼材は、略矩形または略U字形断面の各辺ごとに配設し、且つ引張応力が発生する略矩形断面または略U字形断面の内周面寄りに配置することが好ましい。
なお、略矩形状のセグメントユニットの各角部には略L字状のセグメントピースが配設され、セグメントユニットの各辺に配設したPC鋼材は略L字状のセグメントピースの両端部間でそれぞれ固定されていることが好ましい。また、略U字形セグメントユニットの各角部には略L字状のセグメントピースが配設され、セグメントユニットの各辺に配設したPC鋼材は略L字形セグメントピースと他のセグメントピースとの間でそれぞれ固定されていることが好ましい。
これによって各辺毎に設置したPC鋼材でセグメントピース群の全体にプレストレスを与えることができる。
【0008】
本発明によるセグメントユニットは、周方向に配設された複数のセグメントピースからなる略矩形状のセグメントユニットであって、略矩形状セグメントユニット内の全周にわたって配設されていて前記複数のセグメントピースを周方向に貫通するPC鋼材を介して、前記複数のセグメントピースが緊結されていることを特徴としている。
【0009】
本発明によるセグメントユニットは、周方向に配設された複数のセグメントピースからなり、上方が開放する略U字形状のセグメントユニットであって、略U字形状のセグメントユニット内の全辺にわたって配設されていて複数のセグメントピースを周方向に貫通するPC鋼材を介して、複数のセグメントピースが緊結されていることを特徴としている。
【0010】
本発明では、略矩形断面からなるアンダーパストンネルのトンネル部に敷設される略矩形状のセグメントユニットおよびアプローチ部に敷設される略U字形状のセグメントユニットを対象とし、セグメント内に周方向全体に連続して配設されたPC鋼材を緊張させることでセグメントユニット全体にプレストレスを導入する。
PC鋼材は引張応力が発生する、略矩形断面または略U字形断面の内周面寄りに配置することが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明では、アンダーパストンネルを構成する略矩形断面や略U字断面形状のセグメントユニットについて、各辺または全周のセグメントピース群にPC鋼材を配設して緊張させることによりセグメントユニットの曲げ剛性を高めることができ、そのために各セグメントピースの覆工部厚を従来のセグメントピースより薄くしても強度を確保できると共にセグメント間継手が不要になりセグメントピースとユニットのコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態によるセグメントユニットについて添付図面に基づいて説明する。
図1(a)に示すように、線路や道路等と立体交差するアンダーパストンネル2は、地中に構築されるトンネル部2Bと、地上GLとトンネル部2Bとをつなぐ上方が開放するアプローチ部2Aとで構成されている。アプローチ部2Aとアプローチ部2Aにつづくトンネル部2Bの端部は傾斜部2Cになっている。即ち、地上GLから地中に向けて徐々に深度を増していく下り勾配の傾斜部2Cが形成され、所定の深さで略水平となり、さらに所定の地点で地上に向けた上り勾配の傾斜部2Cが形成されている。
トンネル部2Bの覆工部には、全体が地中に埋設された略矩形状のセグメントリング10が敷設され、アプローチ部2Aの覆工部には、上方が地上に開放する断面略U字状のユニットをなす略U字形セグメント20が敷設される(図1(b)参照)。
アンダーパストンネル2の施工に当たっては、周知の種々の工法を採用できるが、本実施形態では、断面の有効利用や工期および工費の縮減といった観点から略矩形断面シールド掘削機(図示省略)が使用され、この略矩形断面シールド掘削機の後方で略矩形状セグメントリング10やU字形セグメント20が組み立てられる。
【0013】
略矩形状セグメントリング10は、図2に示すように、周方向に配設された複数のセグメントピース11、12から構成されており、各セグメントピース11、12を周方向に貫通するPC鋼線13(PC鋼材)によって緊結されている。具体的には、略矩形状のセグメントリング10の各コーナー部に断面L字形のセグメントピース12が配設され、二つの断面L字形のセグメントピース12、12間に、ブロック状のセグメントピース11を配設している。
断面矩形状のセグメントリング10において、各辺に設けたブロック状のセグメントピース11のうち少なくとも矩形断面の上辺におけるセグメントピース11aは台形板状からなるテーパ状に形成して、1つのセグメントリング10の組立ての最後に両側の断面L字形のセグメントピース12、12間に挿入して組立てを完了させる。その他のブロック状のセグメントピース11は直方体形状からなるストレート(またはスタンダード)状のブロックでよいが、セグメントピース11aと同様にテーパ状のブロックでもよい。
図2に示す断面矩形状のセグメントリング10は、各辺が断面L字形のセグメントピース12、12間にブロック状のセグメントピース11が嵌合されて構成され、各辺ごとに配設された可撓性を有するPC鋼線13で、断面L字形のセグメントピース12、12間にプレストレスを導入している。
PC鋼線13は、略矩形リングの内周面寄りに配置されており、PC鋼線13により導入されるプレストレスにより、セグメント10に発生する引張応力がキャンセルされ、大きな曲げ荷重に抵抗することができる。
【0014】
PC鋼線13の装着構造について説明すると、図2及び図3に示すように、断面略L字形のセグメントピース12の両端部近傍の各内周面側には、ボルトボックスとして略箱形の凹陥部12aが形成されている。断面L字形のセグメントピース12には凹陥部12aから略L字の端面にかけて貫通孔14aが穿孔され、この貫通孔14aはセグメント12の内周面寄りに設けられている。同様にブロック状のセグメント11には、その内周面寄りに両端間を連通する貫通孔14bが穿孔されている。
そして、略矩形断面のセグメントリング10において、各辺を構成するセグメントピース11、12、11を連結した状態で、両側セグメントピース12、12の凹陥部12a、12a間で内周面寄りに設けた貫通孔14a、14b、14aが略一直線状に連通している。これらの貫通孔14a、14b、14aには可撓性のあるPC鋼線13が一方から挿入され、PC鋼線13の両端部は、それぞれ凹陥部12a内で定着具15によって定着される。
【0015】
図4にPC鋼線13の定着具15を示す。PC鋼線13の一端部には第一定着具15Aが固定されている。PC鋼線13の他端部は断面L字形のセグメントピース12の貫通孔14aから突出させ、センターホールジャッキ(図示省略)を用いて緊張させた状態でPC鋼線13を第二定着具15Bで緊結する。図4(a)に示すように第一定着具15Aは略筒状部材からなり、内部孔にPC鋼線13を挿通させた状態で筒状部材内面と係止させて固着する。第二定着具15Bは図4(a)、(b)に示すように、PC鋼線13をスリーブ16のテーパ状中央孔に挿通させた状態で、両者の間隙に複数(例えば4個)の楔形状のグリップ17、…を嵌入させることによってPC鋼線13を側方から固着する。
図4は、PC鋼線13の一端部を第一定着具15Aで固着し、PC鋼線13の他端部をセンターホールジャッキによって引っ張りつつ第二定着具15Bで固着する片引き構造を示している。
これによって、各辺を構成するセグメントピース11、12、11間にプレストレスを与えて緊結できる。その後、凹陥部12a、12aにコンクリートを充填する。
図5は定着具15の変形例である。この変形例では、PC鋼線13の両端をセンターホールジャッキで引っ張りつつ第二定着具15B,15Bでそれぞれ固着する両引き構造を備えている。PC鋼線13の定着具15は図4、図5のいずれを採用してもよい。
【0016】
上述のように本実施形態によるセグメントリング10によれば、アンダーパストンネルを構成する略矩形断面のセグメントユニット10について、各辺のセグメントピース12、11、12にPC鋼材13を配設して定着具15で緊張させることによりセグメントリング10の曲げ剛性を高めることができ、そのためにセグメントピース11、12の覆工部厚を従来のセグメントピースより薄くすることができると共にセグメント間継手が不要になりセグメントピース11、12の製造コストを低減することができる。
【0017】
図6は、本発明の第二の実施形態によるセグメントを示したものである。
本実施形態では、略矩形断面のセグメントリング10´を構成する略L字状のセグメントピース12及びブロック状のセグメントピース11について、略矩形断面の各辺ごとにPC鋼線13を配設せず、略矩形リングの全周にわたって可撓性のある1本の連続するPC鋼線23を配設する。
図6に示す略矩形断面のセグメントリング10´において、1の辺、例えば底辺を構成するピース12,11,12の中央に組立てられるブロック状のセグメントピース11の両端部の内周面側にそれぞれボルトボックスを構成する凹陥部11a,11bを一対設ける。また、一方の凹陥部11aを起点、他方の凹陥部11bを終点として略矩形断面の各辺を構成する複数のブロック12,11,12内に互いに連通するように貫通孔14a、14b、14aを設けておく。
そして、一端を定着具15、例えば第一定着具15Aで固定したPC鋼線23を、一方の凹陥部11aから貫通孔14bに挿入して各ブロック11,12、…の貫通孔14b、14aを周回させて他方の凹陥部11bの貫通孔11から引き出し、他端側をセンターホールジャッキJを用いてPC鋼線23にプレストレスを導入する。そしてPC鋼線23の他端側を例えば第二定着具15Bで固定する。そして各凹陥部11a、11b内をコンクリートで埋め込む。
【0018】
本第実施形態によっても、略矩形断面のセグメントリング10´について、略矩形断面のセグメントピース12、11、12…にPC鋼材23を挿入して緊張させることによりセグメントピース12、11、12…全体、全周を一体に連結してプレストレスを与えて、セグメントリング10の曲げ剛性を高めることができると共に、セグメントピース11、12の覆工部厚をより薄くすることができて製造コストを低減することができる。
【0019】
次に、図7に示す略U字状セグメント20について第一の実施形態に示すPC鋼線13を用いた緊結構造を採用することができる。これを第三実施形態として説明する。
即ち、図7に示す断面略U字状をなす略U字状セグメント20はアプローチ部2Aに設けられるセグメントユニットであり、第一実施形態による略矩形状セグメントリング10の上方、上面を開放した概略構成である。即ち、略U字状セグメント20において、底辺両側角部に略L字状セグメントピース22,22を配設し、底辺の中間にブロック状セグメントピース21を嵌挿すると共に両側に位置する略L字状セグメントピース22,22の端部上面にブロック状セグメントピース21,21を取り付けて構成されている。
そして、底辺においては両側の断面L字形セグメントピース22,22に設けた凹陥部22a、22aからPC鋼線13を貫通孔14a、14a及びブロック状セグメントピース21の貫通孔14bを通して挿通させ、両側を例えば第一、第二定着具15A,15Bで緊結させてプレストレスを与える。同様に両側辺においても断面L字形セグメントピース22の凹陥部22aの貫通孔14aとブロック状セグメントピース21の貫通孔14bを通してPC鋼線13を挿通させ、断面L字形グメントピース22に設けた凹陥部22aとブロック状セグメントピース21に設けた凹陥部21aとに突出させたPC鋼線13の端部にプレストレスを与えて定着具15A、15Bによって緊結する。
【0020】
次に図8は、本発明の第四の実施形態を示したものである。
図8に示す第四の実施形態による略U字形セグメント20´は第二実施形態による略矩形セグメントリング10´の上辺即ち上方部分を開放した構成からなるセグメンピース21,22群で形成されている。上方が開放する略U字形セグメント20は、第二実施形態による略矩形状セグメント10´と同様、両側角部に略L字状セグメント22,22を配設し、その底辺中間にブロック状セグメント21を嵌挿すると共に略L字状セグメント22,22の両側上部にブロック状セグメント21,21を取り付けて構成されている。
そしてこの略U字状セグメント20´において、各セグメント21、22それぞれに穿孔した貫通孔14b、14aが略U字状に連通状態とされている。この略U字形セグメント20´の一方の端部であるブロック状セグメント21の端面に設けた凹陥部21bから上述の第一定着具15Aで固着した可撓性のあるPC鋼線33を貫通孔14b内に挿入し、各セグメント21、22の貫通孔14b、14aにPC鋼線33を順次挿入して紐状とし他方のブロック状セグメント21の端面に形成した凹陥部21bから引き出し、センターホールジャッキJでPC鋼線33の他端にプレストレスを導入して上述の第二定着具15Bで緊結する。これによって紐状のPC鋼線33によって、断面略U字形状をなす複数のセグメントピース21,22、…を一体に連結してプレストレスを与えることができる。なお、定着具15は例えば図5に示す両引き構造を用いてもよい。
【0021】
なお、上述の第二、第四実施形態による略矩形状セグメントリング10´、略U字状セグメント20´について全周または全辺にわたってPC鋼材23、33を配設してプレストレスを付与するようにした。
しかし、これら略矩形状セグメントリング10´、略U字状セグメント20´においても、第一、第三実施形態と同様に、可撓性のあるPC鋼線13、23、33を略矩形または略U字形断面の各辺毎に分割してセグメントピース12、12間、22、22または21間の貫通孔14a、14bにそれぞれ挿入して緊結することで各辺毎にプレストレスを与えてもよい。
これらの場合も、略矩形状セグメントリング10´、略U字状セグメント20´について、引張応力が発生する、略矩形または略U字形断面の内周面寄りに配置することが好ましい。
【0022】
なお、各セグメントピース11、12、21、22は、鋼製セグメント、鉄筋コンクリート製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメントのいずれでもよい。
また、上述の各実施形態ではセグメントピースに貫通孔14a、14bを設けているが、貫通孔に代えて各セグメントピースの内面から外面方向に切除する溝部を設け、当該溝部にPC鋼線13、23、33を配設した後、溝部をコンクリートで充填してもよい。この場合、PC鋼線13は可撓性のないPC鋼棒でもよい。またPC鋼線13,23,33、PC鋼棒などはPC鋼材を構成する。
また、上述の各実施形態において、複数のセグメントピース11,12、21,22で形成される略矩形状セグメントリング10、10´、断面略U字状セグメント20、20´はセグメントユニットを構成する。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】(a)はアンダーパストンネルの概略図、(b)はアプローチ部の側断面図である。
【図2】本発明の第一の実施形態による略矩形状セグメントリングを示す断面図である。
【図3】図2に示す略矩形状セグメントリングの上辺部分の拡大断面図である。
【図4】PC鋼線をセグメントの凹陥部に固着する定着具を示すもので、(a)は側断面図、(b)は第二定着具の端面図である。
【図5】定着具の変形例を示す側断面図である。
【図6】本発明の第二の実施形態による略矩形状セグメントリングを示す断面図である。
【図7】本発明の第三の実施形態による略U字状セグメントを示す断面図である。
【図8】本発明の第四の実施形態による略U字状セグメントを示す断面図である。
【図9】トンネル部に設ける従来の略矩形セグメントリングを示す図であり、(a)はセグメントリングに作用する圧力を示す図、(b)は略矩形セグメントリングの各辺に作用する圧力によって変形した状態を示す図である。
【図10】アプローチ部に設ける従来の略U字形セグメントを示す図であり、(a)は略U字形セグメントに作用する圧力を示す図、(b)は側面に作用する圧力によって変形した状態を示した図、(c)は底面に作用する圧力によって変形した状態を示した図である。
【符号の説明】
【0024】
2 アンダーパストンネル
2A アプローチ部
2B トンネル部
2C 傾斜部
10、10´ 略矩形状セグメントリング
20、20´ 略U字状セグメント
11、21 ブロック状セグメントピース
12、22 略L字形セグメントピース
11a、11b、12a、21a、22a 凹陥部
13、23、33 PC鋼線(PC鋼材)
14a、14b 貫通孔
15 定着具
15A 第一定着具
15B 第二定着具
16 スリーブ
17 グリップ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
周方向に配設された複数のセグメントピースからなる略矩形状のセグメントユニットであって、
前記略矩形状セグメントユニット内に配置されていて前記複数のセグメントピースを周方向に貫通するPC鋼材を介して、前記複数のセグメントピースが略矩形状セグメントユニットの辺ごとに緊結されていることを特徴とするセグメントユニット。
【請求項2】
周方向に配設された複数のセグメントピースからなり、上方が開放する略U字形状のセグメントユニットであって、
略U字形状のセグメントユニット内に配置されていて略U字形状の各辺毎に前記複数のセグメントピースを貫通するPC鋼材によって、前記複数のセグメントピースが略U字形の辺毎に緊結されていることを特徴とするセグメントユニット。
【請求項3】
周方向に配設された複数のセグメントピースからなる略矩形状のセグメントユニットであって、
略矩形状セグメントユニット内の全周にわたって配設されていて前記複数のセグメントピースを周方向に貫通するPC鋼材を介して、前記複数のセグメントピースが緊結されていることを特徴とするセグメントユニット。
【請求項4】
周方向に配設された複数のセグメントピースからなり、上方が開放する略U字形状のセグメントユニットであって、
略U字形状のセグメントユニット内の全辺にわたって配設されていて前記複数のセグメントピースを周方向に貫通するPC鋼材を介して、前記複数のセグメントピースが緊結されていることを特徴とするセグメントユニット。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2008−2154(P2008−2154A)
【公開日】平成20年1月10日(2008.1.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−172621(P2006−172621)
【出願日】平成18年6月22日(2006.6.22)
【出願人】(000000549)株式会社大林組 (1,758)
【出願人】(000198307)石川島建材工業株式会社 (139)
【Fターム(参考)】