セグメントリングの補強構造
【課題】上下方向及び水平方向に作用する圧縮力に耐えることができると共に、運搬や設置の作業を簡略化させた。
【解決手段】扁平セグメントリング２の内空側には、断面視で左右に二枚の床版１０Ａ、１０Ｂが設けられ、両床版１０Ａ、１０Ｂの接合部Ｔ１には中壁４１が嵌合されている。各床版１０Ａ，１０Ｂの内部には、トンネル軸に直交する方向にＰＣ鋼材３０が略水平方向に延在するように挿通されている。この二本のＰＣ鋼材３０Ａ、３０Ｂはカップラー４２によって扁平セグメントリング２の内空側で水平方向に締め付けられて接続されている。
【解決手段】扁平セグメントリング２の内空側には、断面視で左右に二枚の床版１０Ａ、１０Ｂが設けられ、両床版１０Ａ、１０Ｂの接合部Ｔ１には中壁４１が嵌合されている。各床版１０Ａ，１０Ｂの内部には、トンネル軸に直交する方向にＰＣ鋼材３０が略水平方向に延在するように挿通されている。この二本のＰＣ鋼材３０Ａ、３０Ｂはカップラー４２によって扁平セグメントリング２の内空側で水平方向に締め付けられて接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法によって構築されたセグメントリング内に床版を設置する床版の取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路、鉄道などの用途で施工されるシールドトンネルは、プレキャスト床版を設置している。そして、一般的に、トンネルの断面は、円形断面で施工されている。しかし、円形断面のうち実際に利用されるスペースは、上下部分を除いた内空断面であることが多いことから略横長のトンネル空間を形成させた略楕円形状或いは馬蹄形状などの異形断面（以下、これらを「扁平トンネル」と記述する）のトンネルが施工される場合が増えている。このような扁平トンネルに構築される扁平セグメントリングには、断面円形のセグメントリングと比較して外方からの土圧やセグメントの自重によって上下方向の圧縮力が作用することになる。とくに、扁平セグメントリングに作用する曲げモーメントは、断面の斜め下方に位置するトンネル脚部近傍において応力が集中して最大曲げモーメントが発生する。
従来の扁平セグメントリングにおいては、このような曲げモーメントを減少させる方法として、扁平セグメントリングに大きな強度をもたせることが行なわれ、例えば鉄筋量を多くしてセグメントの厚さ寸法を大きくしてセグメントの強度を上げていた。ところが、セグメントの厚さ寸法を大きくすることは、セグメントが高価になるうえ、トンネルの掘削断面が大きくなるといった欠点があり、経済的ではなかった。そこで、扁平セグメントリング自体の強度を上げることなく、上述した扁平による曲げモーメントに対応した構造が、例えば特許文献１に提案されている。
特許文献１は、扁平トンネルの内空側において、水平方向に引張力を受けもち略水平方向に配置された弦材をなす補強部材（第１補強部材）を設けることで、セグメントに水平方向に圧縮力を与えるものである。さらに、縦方向（上下方向）に圧縮力を受けもち縦方向に配置された棒状の補強部材（第２補強部材）を設けることで、扁平セグメントリングに作用する集中応力を減少させるものである。
【特許文献１】特許第２５２００３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１は、上下方向の圧縮力には強い構造となる。しかし、施工状態や地盤条件によっては水平方向の圧縮力が発生することもある。この水平方向に設けられた弦材の補強部材は、引張力に対する耐力は大きいが、水平方向から受ける圧縮力には耐えられないといった欠点があった。また、トンネルが大断面の場合、水平方向に配置させる補強部材（第一補強部材）の長さ（トンネル軸方向に対して直交する方向の長さ）が大きくなり、トンネル坑内における運搬や設置時の作業性（取り扱い）が悪くなり、作業効率が低下して工期が延びるといった問題があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、上下方向及び水平方向に作用する圧縮力に耐えることができると共に、運搬や設置の作業を簡略化させたセグメントリングの補強構造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、本発明に係るセグメントリングの補強構造は、シールド工法によって構築されたセグメントリングを補強するためのセグメントリングの補強構造であって、セグメントリングの内空側で、断面視で略水平方向に延在させるように接続手段によって接続された複数の水平補強部材と、水平補強部材に接合させずに分離した状態で配置され、接続部に圧縮伝達部材を嵌合させてなる複数の床版とが設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、複数の水平補強部材は接続手段によってセグメントリングの内空側で水平方向に接続されるため、接続された水平補強部材に水平方向の引張力を受けもたせることができる。そして、複数の床版は、それらの接続部の隙間に圧縮伝達部材が嵌合され、水平方向にて隙間なく設置されているため、水平方向に作用する圧縮力を受けもつことができる。
【０００６】
また、本発明に係るセグメントリングの補強構造では、接続手段は内側に雌ネジが形成された円筒形状の締付部材であり、接続される水平補強部材同士を締付部材の内側に同軸となるように螺合されていることが好ましい。
本発明によれば、水平補強部材同士を同軸となるように締付部材に螺合させて締め付けると、互いの水平補強部材を均一に締め付けて接続することができ、水平補強部材に水平方向の引張力を受けもたせることができる。
【０００７】
また、本発明に係るセグメントリングの補強構造では、接続手段は、水平補強部材同士の間に固定された係止板と、係止板に挿通させた水平補強部材の端部に螺合させて締め付けてなる締付ナットとであることが好ましい。
本発明によれば、互いに接続する水平補強部材を係止板に挿通させ、ナットで螺合させて締め付けることで、水平補強部材に水平方向の引張力を受けもたせることができる。
【０００８】
また、本発明に係るセグメントリングの補強構造では、床版の内部に、水平補強部材が挿通されていることが好ましい。
本発明によれば、水平補強部材が床版内に内蔵されることになり、トンネル内空を有効に使用することができる。
【０００９】
また、本発明に係るセグメントリングの補強構造では、セグメントリングと床版の側面との間に、セグメントリングに作用する水平方向の圧縮力を水平方向に伝達する第二圧縮伝達部材が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、セグメントリングに略水平方向の圧縮力が作用するとき、この圧縮力を第二圧縮伝達部材を介して床版に伝達させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセグメントリングの補強構造によれば、セグメントリングの上下方向に作用する圧縮力を水平補強部材が受けもつ引張力によって耐えることができ、水平方向に作用する圧縮力を床版で耐えることができる。これにより、トンネル脚部で発生する曲げモーメントを減少させることができ、これによりセグメントリングの厚さ寸法を小さくできる効果を奏する。
また、複数の水平補強部材を接続手段によって簡易に接続でき、複数の床版を圧縮伝達部材を介して水平方向に容易に密着させて圧縮力を伝達させることができる。このため、水平補強部材及び床版をトンネル断面の大きさに合わせた寸法に分割することができ、これらの運搬や設置が簡略化され、作業効率が向上されて工期を短縮させる利点があり、とくに大断面トンネルや運搬時の大きさに制限が有る場合に優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第一の実施の形態によるセグメントリングの補強構造について、図１乃至図６に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態による扁平セグメントリングの補強構造を示す断面図、図２はＰＣ鋼材及び床版の接続部の構造を示す断面図、図３は同じく水平断面図、図４は図３に示す接続部の拡大図、図５はトンネル脚部の接続部の構造を示す断面図、図６は扁平セグメントリングの曲げモーメントの分布図であって、（ａ）は実施例を示す図、（ｂ）は比較例を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、本第一の実施の形態による扁平セグメントリングの補強構造１は、道路、鉄道、共同溝などに採用されるトンネルであって、シールド工法によって地山内に延設された断面馬蹄形状（以下、この形状を「扁平」と記述する）をなす扁平セグメントリング２を補強するものである。
【００１３】
先ず、扁平セグメントリング２について説明する。
図１に示すように、扁平セグメントリング２は、湾曲した複数のセグメント２０・・・が環状に組み合わされて構築されたものである。なお、扁平セグメントリング２の断面視斜め下方に位置して所定の円弧長を有する円弧領域を、「トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２」として以下説明する。さらに、各トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２に配置されるセグメントを脚部セグメント２１、２１とし、断面視で底部中央部に配置されていて両脚部セグメント２１、２１の間に挟まれてなるセグメントを底盤セグメント２２（以下、必要に応じてトンネル底盤部Ｋ３と記す）とする。
【００１４】
図１、図２及び図３に示すように、扁平セグメントリング２の内空側には、断面視で左右に二枚の床版１０Ａ、１０Ｂ（必要に応じて、これら床版１０Ａ、１０Ｂを総称して「床版１０」と記す）設けられ、互いの床版１０Ａ、１０Ｂ同士の接続面１０ａ、１０ｂを所定の隙間Ｒをもって対向させて配置させてトンネル軸方向に平行に並べて設置されている。そして、床版１０Ａ、１０Ｂは夫々の接続面１０ａ、１０ｂで接続され、この接続箇所を接続部Ｔ１とする。
床版１０Ａ、１０Ｂの各々は、予め工場などで製造されるプレキャスト製であり、略長方形状をなしている。そして、床版１０Ａ、１０Ｂは、扁平セグメントリング２における水平方向略中央部で底盤セグメント２２に立設された中柱３上に所定の高さとなるように載置させている。この中柱３上に、床版１０Ａ、１０Ｂの接続部Ｔ１が配置される。
【００１５】
図４に示すように、各床版１０の内部には、トンネル軸に直交する方向に貫通した挿通孔１１が形成され、その挿通孔１１に円筒形状のシース管１２が挿入され、そのシース管１２内にＰＣ鋼材３０（水平補強部材）が略水平に延在するように挿通されている。本実施の形態では、１枚の床版１０に対して４本のＰＣ鋼材３０・・・がトンネル軸方向に所定間隔をもって配置されている（図３参照）。なお、ＰＣ鋼材３０は、床版１０に接合させずに分離した状態で配置されている。そして、ＰＣ鋼材３０は、雄ネジを形成させた両端部３０ａ、３０ａを床版１０の側面より外方に所定の長さ寸法で突出させている。このようにＰＣ鋼材３０を床版１０に内蔵させた構成とすることで、トンネル空間を有効に使うことができる。
ここで、床版１０Ａ内のＰＣ鋼材を符号３０Ａとし、床版１０Ｂ内のＰＣ鋼材を符合３０Ｂとして以下説明する。
【００１６】
次に、床版１０Ａ、１０Ｂ同士を接続する接続部Ｔについて図面に基づいて説明する。
図２及び図３に示すように、接続部Ｔ１は、床版１０Ａ、１０Ｂ同士の間の隙間Ｒに設けられているコンクリートなどからなる中壁４１（圧縮伝達部材）と、床版１０Ａ、１０Ｂに挿通されているＰＣ鋼材３０Ａ、３０Ｂの端部３０ａ、３０ａ同士を連結させる円筒形状のカップラー４２（本発明の接続手段、或いは締付部材に相当する）が設けられている。図４に示すように、この中壁４１には、ＰＣ鋼材３０の軸線上の位置に切欠部４１ａが形成されている。そして、中壁４１は、床版１０側の端面４１ｂ、４１ｂが床版１０Ａ、１０Ｂの接続面１０ａ、１０ｂに密接しているため、水平方向の圧縮力を、中壁４１を介して両床版１０に伝達させる作用をなしている。
そして、カップラー４２は、内面に雌ネジを形成させ、その内面の両端に両ＰＣ鋼材３０Ａ，３０Ｂの端部３０ａ、３０ａを螺合させている。このように、接合部Ｔ１において、両ＰＣ鋼材３０Ａ、３０Ｂ同士を同軸となるように螺合させた状態でカップラー４２を締め付けると、両ＰＣ鋼材３０Ａ，３０Ｂを均一に締め付けて一体化させて接続することができる。したがって、ＰＣ鋼材３０に水平方向の引張力を受けもたせることができる。
【００１７】
次に、各床版１０と扁平セグメントリング２（脚部セグメント２１）とを接続する第二接合部Ｔ２について説明する。
図１及び図５に示すように、脚部セグメント２１の内周面２１ａと床版１０の側面１０ｃ、１０ｃ（すなわち、脚部セグメント２１、２１側の面）との間には、鋼材などからなる嵌合部材５０（第二圧縮伝達部材）が設けられている。図５に示すように、扁平セグメントリング２に略水平方向の圧縮力が作用するとき、この圧縮力が嵌合部材５０を介して床版１０に伝達される作用をなしている。すなわち床版１０は、上述した中壁４１及び嵌合部材５０が設けられることで水平方向の圧縮力を受けもつことができる。
さらに、嵌合部材５０は、床版１０の側方下端部１０ｄを下方より支持するように、横方向中心に向けて張り出して形成されている。
【００１８】
また、図５に示すように、脚部セグメント２１には、床版１０を所定の位置に設置した状態で、ＰＣ鋼材３０と同軸となるように棒状の異形鋼棒６１が埋設されている。この異形鋼棒６１は、雄ネジが形成された端部６１ａを、脚部セグメント２１の内周面２１ａを切り欠いて形成させた切欠部（図示省略）において露出させている。そして、異形鋼棒６１とＰＣ鋼材３０とを連結させる手段として、円筒形状の第二カップラー６２が設けられている。この第二カップラー６２は、内面に雌ネジを形成させ、一方６２ａの内面に異形鋼棒６１の端部６１ａを螺合させ、他方６２ｂの内面にＰＣ鋼材３０の端部３０ａを螺合させている。
このように、両トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２において、ＰＣ鋼材３０と異形鋼棒６１とを同軸に接続させた状態で第二カップラー６２を締め付けると、異形鋼棒６１とＰＣ鋼材３０とを均一に締め付けることができ、ＰＣ鋼材３０に水平方向の引張力を受けもたせることができる。
【００１９】
次に、このように構成されるＰＣ鋼材３０及び床版１０の作用について図面に基づいて説明する。なお、作用の説明では、ＰＣ鋼材３０及び床版１０は上述した接続部Ｔ１、第二接続部Ｔ２で接続されて一体化した状態であるとする。
先ず、ＰＣ鋼材３０の作用から説明する。図６（ａ）及び（ｂ）に示す扁平セグメントリング２には、その断面外方から受ける土圧やセグメント自重により上下方向にトンネル断面が潰れるようにして圧縮力が作用し、略水平方向（或いは、トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２付近）にトンネルの外側に向けた応力が集中して最大曲げモーメントが発生する。
ここで、曲げモーメントについて、扁平セグメントリング２の外周側に張り出してたわむ場合（扁平セグメントリング２を外向きに作用させる曲げ）を「負の曲げモーメント」とし、その反対に内周面を内空側に押し出す場合（扁平セグメントリング２を内向きに作用させる曲げ）を「正の曲げモーメント」とする。
図６（ｂ）はＰＣ鋼材３０や床版１０（図１参照）を設けない扁平セグメントリングに作用する比較例の曲げモーメントを示し、各トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２の略中間部で最大値をなすに負の曲げモーメントＭ１、Ｍ２が発生し、トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２間に挟まれたトンネル底盤部Ｋ３の略中央部で最大値をなす正の曲げモーメントＭ３が発生していることがわかる。
【００２０】
次に、図６（ａ）に示すように、トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２の所定位置において、ＰＣ鋼材３０を設け、このＰＣ鋼材３０に、扁平セグメントリング２を内空側に引っ張る方向（水平方向に圧縮力を作用させる方向）に引張力を受けもたせる。これにより、トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２付近に作用する負の曲げモーメントＭ４、Ｍ５およびトンネル底盤部Ｋ３に作用する正の曲げモーメントＭ６の最大値を小さくさせることができる。
【００２１】
そして、扁平セグメントリング２に水平方向の圧縮力が発生した場合には、この圧縮力を床版１０によって受けもたせることができる。このように床版１０は、ＰＣ鋼材３０を補強する効果を有し、ＰＣ鋼材３０に与える圧縮力を抑制することができる。
また、水平方向の引張力を受けもつＰＣ鋼材３０と、水平方向の圧縮力を受けもつ床版１０とが接合しない状態で分離されているため、扁平セグメントリング２に作用する力をＰＣ鋼材３０と床版１０とが別々に受けもつことができ、効率的な扁平セグメントリング２の補強構造１を実現できる。
【００２２】
図１に示す上述した床版１０及びＰＣ鋼材３０は、トンネルの施工中において図示しないシールド掘削機の後方で設置し、所定の引張力をＰＣ鋼材３０に受けもたせる。そして、トンネルの施工後においても、適宜、この引張力を調整させることができる。つまり、トンネルの施工中に扁平セグメントリング２作用する荷重、即ち裏込め材の注入時や土圧の変化が大きい掘削直後などの短期荷重や、トンネルの施工後に作用する荷重、即ち土圧や車の共用時などの長期荷重（永久荷重）に合わせて任意に引張力を調整することが好ましい。
【００２３】
上述したように第一の実施の形態によるセグメントリングの補強構造では、扁平セグメントリング２の上下方向に作用する圧縮力をＰＣ鋼材３０が受けもつ引張力によって耐えることができ、水平方向に作用する圧縮力を床版１０で耐えることができる。これにより、トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２で発生する曲げモーメントを減少させることができ、これにより扁平セグメントリング２の厚さ寸法を小さくできる効果を奏する。
また、複数のＰＣ鋼材３０・・・をカップラー４２によって簡易に接続でき、複数の床版１０・・・を中壁４１を介して水平方向に容易に密着させて圧縮力を伝達させることができる。このため、ＰＣ鋼材３０及び床版１０をトンネル断面の大きさに合わせた寸法に分割することができ、これらの運搬や設置が簡略化され、作業効率が向上されて工期を短縮させる利点があり、とくに大断面トンネルや運搬時の大きさに制限が有る場合に優れた効果が得られる。
【００２４】
次に、本発明の第二及び第三の実施の形態について、図７及び図８に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図７は第二の実施の形態によるＰＣ鋼材同士の接続部の構造を示す図であって、（ａ）は図２に対応する断面図、（ｂ）は図３に対応する水平断面図である。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第二の実施の形態では、第一の実施の形態のカップラー４２（図４参照）による接続構造に代えて、引張接続冶具７０を用いて床版１０を設置させた状態でＰＣ鋼材３０Ａ、３０Ｂ同士を略同軸となるように接続する構造である。なお、ＰＣ鋼材３０は、実施の形態と同じく床版１０（図１参照）の内側を挿通させて設けられている。
ここで、引張接続冶具７０は、本発明の接続手段に相当するが、正確には後述する第一及び第二締付ナット７３、７４を含んだ構成となる。
引張接続冶具７０は、接続部Ｔ１の隙間Ｒに嵌合するように配置され、中柱３の上部に固定されている。この引張接続冶具７０は、鋼材などにより上方に開口を有する断面視略コの字形状に形成され、互いに所定間隔をもって対向するように床版１０Ａ，１０Ｂの接合面１０ａ、１０ｂ側に配してなる平板形状の二枚の係止板７１、７１と、係止板７１、７１同士をその下端部で連結する底板７２とから形成されている。
各係止板７１、７１には、ＰＣ鋼材３０と同軸となる位置に円孔７１ａが形成されている。そして、一方の円孔７１ａに雄ネジが形成されたＰＣ鋼材３１の端部３０ａを挿通させて第一締付ナット７３を螺合させ、他方の円孔７１ａにＰＣ鋼材３２の端部３０ａを挿通させて第二締付ナット７４を螺合させている。第一及び第二ナット７３、７４を締め付けることで、ＰＣ鋼材３０は、第一の実施の形態と同様に水平方向に引張力を受けもたせることができる。なお、引張接続冶具７０には、略コの字形状に囲われた内側に空間Ｓを有することから、ＰＣ鋼材３０を締め付けたときにその端部３０ａが空間Ｓの中心側に突出することができる。
また、引張接続冶具７０は、床版１０Ａ、１０Ｂ同士の隙間Ｒに嵌合されて、水平方向の圧縮力を伝達する作用を有している。したがって、引張接続冶具７０は、本発明の接続手段であると共に、圧縮伝達部材に相当している。
さらに、床版１０と扁平セグメントリング２との接続部Ｔ２については、詳細な説明は省略するが、図５に示す第一の実施の形態と同様に第二カップラー６２を使用した接続構造とすることができるが、第二の実施の形態の接続部Ｔ１と同様に係止板に相当する部材を設けて扁平セグメントリング２側のＰＣ鋼材３０の端部３０ａをナットによって締め付ける接続構造としてもかまわない。
本第二の実施の形態ではＰＣ鋼材３０、３０は、水平方向に分割されているが接合部Ｔ１で接続させることで第一の実施の形態と同様に水平方向の引張力を受けもたせることができ、また床版１０で水平方向に作用する圧縮力を受けもたせることができることから、第一の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００２５】
次に、図８は第三の実施の形態によるＰＣ鋼材同士の接続部の構造を示す図であって、（ａ）は図２に対応する断面図、（ｂ）は図３に対応する水平断面図である。
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第三の実施の形態では、第二の実施の形態の接続部Ｔ１における引張接続冶具７０（図７参照）に代えて第二引張接続冶具８０を用いたものである。そして、床版１０Ａ，１０Ｂの設置状態で、一方の床版１０Ａの内部に挿通されているＰＣ鋼材３０Ａ・・・は、他方の床版１０ＢのＰＣ鋼材３０Ｂ・・・に対して、トンネル軸方向にずれて交互に配列されている。その他の構成は第一及び第二の実施の形態と同様である。
第二引張接続冶具８０は、中柱３上の接続部Ｔ１の隙間Ｒの幅方向略中央において、平板状の第二係止板８１をトンネル軸方向に延設させてなる。この第二係止板８１には、両床版１０Ａ、１０ＢのＰＣ鋼材３０・・・と同軸となる位置に示すように円孔８１ａが形成されている。そして、この円孔８１ａにＰＣ鋼材３０の端部３０ａを挿通させてナット８２で締め付けて接続することで、ＰＣ鋼材３０に第一及び第二の実施と同様に水平方向の引張力を受けもたせることができる。なお、本第三の実施の形態では、第二係止板８１と床版１０の接合面１０ａ、１０ｂとの間の空間Ｓ２に、ナット８２の取り付け箇所を除いて例えばコンクリートなどの固結材８４（第二圧縮伝達部材）を充填することにより水平方向に作用する圧縮力を床版１０で受けもたせることができる。
このように第三の実施の形態についても、ＰＣ鋼材３０及び床版１０の作用は第一及び第二の実施の形態と同様であることから、同じ効果が得られる。
【００２６】
以上、本発明によるセグメントリングの補強構造の第一乃至第三の実施の形態について説明したが、本発明は上記の第一乃至第三の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本第一乃至第三の実施の形態では床版１０の内側にＰＣ鋼材３０を挿通させて内蔵した構成としているが、床版１０とＰＣ鋼材３０とを別々の位置に設けるようにしてもかまわない。
また、ＰＣ鋼材３０の設置本数は地盤の条件に合わせて適宜設定することができる。例えば悪い地盤の場合にはＰＣ鋼材３０を適宜増加し、良好な地盤の場合にはＰＣ鋼材３０を適宜減らして設置すればよい。
また、本第一乃至第三の実施の形態では床版１０及びＰＣ鋼材３０を二分割にした構成としているが、二分割であることに限定されることはない。要はトンネル断面の大きさや床版の運搬のし易さなどよって適宜床版１０及びＰＣ鋼材３０の設置数を設定すればよく、夫々が接続部Ｔ１によって接続されていればよいのである。
また、本第一乃至第三の実施の形態では扁平セグメントリング２が構築された扁平断面のトンネルに採用したものであるが、円形断面のトンネルに採用することも可能である。
さらに、本第一乃至第三の実施の形態ではＰＣ鋼材３０及び床版１０を掘進と同時にシールド掘削機のテール内で設置しているが、この設置のタイミングに限定されることはなく、トンネルの掘進が完了した後にＰＣ鋼材３０及び床版１０を設置し、ＰＣ鋼材３０に引張力を導入するようにしてもかまわない。また、先に床版１０とＰＣ鋼材３０を同時に取り付けておき、トンネルの施工後にＰＣ鋼材３０に引張力を負担させるようにしてもよい。また、ＰＣ鋼材３０及び床版１０を設置した後に新たなＰＣ鋼材を追加するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一の実施の形態による扁平セグメントリングの補強構造を示す断面図である。
【図２】ＰＣ鋼材及び床版の接続部の構造を示す断面図である。
【図３】ＰＣ鋼材及び床版の接続部の構造を示す水平断面図である。
【図４】図３に示す接続部の拡大図である。
【図５】トンネル脚部の接続部の構造を示す断面図である。
【図６】扁平セグメントリングの曲げモーメントの分布図であって、（ａ）は実施例を示す図、（ｂ）は比較例を示す図である。
【図７】第二の実施の形態によるＰＣ鋼材同士の接続部の構造を示す図であって、（ａ）は図２に対応する断面図、（ｂ）は図３に対応する水平断面図である。
【図８】第三の実施の形態によるＰＣ鋼材同士の接続部の構造を示す図であって、（ａ）は図２に対応する断面図、（ｂ）は図３に対応する水平断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 補強構造
２ 扁平セグメントリング
２１ 脚部セグメント
３０ ＰＣ鋼材（水平補強部材）
１０ 床版
４１ 中壁（圧縮伝達部材）
４２ カップラー（締付部材）
５０ 嵌合部材（第二圧縮伝達部材）
７１ 係止板
７３ 第一締付ナット
７４ 第二締付ナット
８１ 第二係止板
８４ 固結材（第二圧縮伝達部材）
Ｋ１、Ｋ２ トンネル脚部
Ｔ１ 接続部
Ｔ２ 第二接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法によって構築されたセグメントリング内に床版を設置する床版の取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路、鉄道などの用途で施工されるシールドトンネルは、プレキャスト床版を設置している。そして、一般的に、トンネルの断面は、円形断面で施工されている。しかし、円形断面のうち実際に利用されるスペースは、上下部分を除いた内空断面であることが多いことから略横長のトンネル空間を形成させた略楕円形状或いは馬蹄形状などの異形断面（以下、これらを「扁平トンネル」と記述する）のトンネルが施工される場合が増えている。このような扁平トンネルに構築される扁平セグメントリングには、断面円形のセグメントリングと比較して外方からの土圧やセグメントの自重によって上下方向の圧縮力が作用することになる。とくに、扁平セグメントリングに作用する曲げモーメントは、断面の斜め下方に位置するトンネル脚部近傍において応力が集中して最大曲げモーメントが発生する。
従来の扁平セグメントリングにおいては、このような曲げモーメントを減少させる方法として、扁平セグメントリングに大きな強度をもたせることが行なわれ、例えば鉄筋量を多くしてセグメントの厚さ寸法を大きくしてセグメントの強度を上げていた。ところが、セグメントの厚さ寸法を大きくすることは、セグメントが高価になるうえ、トンネルの掘削断面が大きくなるといった欠点があり、経済的ではなかった。そこで、扁平セグメントリング自体の強度を上げることなく、上述した扁平による曲げモーメントに対応した構造が、例えば特許文献１に提案されている。
特許文献１は、扁平トンネルの内空側において、水平方向に引張力を受けもち略水平方向に配置された弦材をなす補強部材（第１補強部材）を設けることで、セグメントに水平方向に圧縮力を与えるものである。さらに、縦方向（上下方向）に圧縮力を受けもち縦方向に配置された棒状の補強部材（第２補強部材）を設けることで、扁平セグメントリングに作用する集中応力を減少させるものである。
【特許文献１】特許第２５２００３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１は、上下方向の圧縮力には強い構造となる。しかし、施工状態や地盤条件によっては水平方向の圧縮力が発生することもある。この水平方向に設けられた弦材の補強部材は、引張力に対する耐力は大きいが、水平方向から受ける圧縮力には耐えられないといった欠点があった。また、トンネルが大断面の場合、水平方向に配置させる補強部材（第一補強部材）の長さ（トンネル軸方向に対して直交する方向の長さ）が大きくなり、トンネル坑内における運搬や設置時の作業性（取り扱い）が悪くなり、作業効率が低下して工期が延びるといった問題があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、上下方向及び水平方向に作用する圧縮力に耐えることができると共に、運搬や設置の作業を簡略化させたセグメントリングの補強構造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、本発明に係るセグメントリングの補強構造は、シールド工法によって構築されたセグメントリングを補強するためのセグメントリングの補強構造であって、セグメントリングの内空側で、断面視で略水平方向に延在させるように接続手段によって接続された複数の水平補強部材と、水平補強部材に接合させずに分離した状態で配置され、接続部に圧縮伝達部材を嵌合させてなる複数の床版とが設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、複数の水平補強部材は接続手段によってセグメントリングの内空側で水平方向に接続されるため、接続された水平補強部材に水平方向の引張力を受けもたせることができる。そして、複数の床版は、それらの接続部の隙間に圧縮伝達部材が嵌合され、水平方向にて隙間なく設置されているため、水平方向に作用する圧縮力を受けもつことができる。
【０００６】
また、本発明に係るセグメントリングの補強構造では、接続手段は内側に雌ネジが形成された円筒形状の締付部材であり、接続される水平補強部材同士を締付部材の内側に同軸となるように螺合されていることが好ましい。
本発明によれば、水平補強部材同士を同軸となるように締付部材に螺合させて締め付けると、互いの水平補強部材を均一に締め付けて接続することができ、水平補強部材に水平方向の引張力を受けもたせることができる。
【０００７】
また、本発明に係るセグメントリングの補強構造では、接続手段は、水平補強部材同士の間に固定された係止板と、係止板に挿通させた水平補強部材の端部に螺合させて締め付けてなる締付ナットとであることが好ましい。
本発明によれば、互いに接続する水平補強部材を係止板に挿通させ、ナットで螺合させて締め付けることで、水平補強部材に水平方向の引張力を受けもたせることができる。
【０００８】
また、本発明に係るセグメントリングの補強構造では、床版の内部に、水平補強部材が挿通されていることが好ましい。
本発明によれば、水平補強部材が床版内に内蔵されることになり、トンネル内空を有効に使用することができる。
【０００９】
また、本発明に係るセグメントリングの補強構造では、セグメントリングと床版の側面との間に、セグメントリングに作用する水平方向の圧縮力を水平方向に伝達する第二圧縮伝達部材が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、セグメントリングに略水平方向の圧縮力が作用するとき、この圧縮力を第二圧縮伝達部材を介して床版に伝達させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセグメントリングの補強構造によれば、セグメントリングの上下方向に作用する圧縮力を水平補強部材が受けもつ引張力によって耐えることができ、水平方向に作用する圧縮力を床版で耐えることができる。これにより、トンネル脚部で発生する曲げモーメントを減少させることができ、これによりセグメントリングの厚さ寸法を小さくできる効果を奏する。
また、複数の水平補強部材を接続手段によって簡易に接続でき、複数の床版を圧縮伝達部材を介して水平方向に容易に密着させて圧縮力を伝達させることができる。このため、水平補強部材及び床版をトンネル断面の大きさに合わせた寸法に分割することができ、これらの運搬や設置が簡略化され、作業効率が向上されて工期を短縮させる利点があり、とくに大断面トンネルや運搬時の大きさに制限が有る場合に優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第一の実施の形態によるセグメントリングの補強構造について、図１乃至図６に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態による扁平セグメントリングの補強構造を示す断面図、図２はＰＣ鋼材及び床版の接続部の構造を示す断面図、図３は同じく水平断面図、図４は図３に示す接続部の拡大図、図５はトンネル脚部の接続部の構造を示す断面図、図６は扁平セグメントリングの曲げモーメントの分布図であって、（ａ）は実施例を示す図、（ｂ）は比較例を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、本第一の実施の形態による扁平セグメントリングの補強構造１は、道路、鉄道、共同溝などに採用されるトンネルであって、シールド工法によって地山内に延設された断面馬蹄形状（以下、この形状を「扁平」と記述する）をなす扁平セグメントリング２を補強するものである。
【００１３】
先ず、扁平セグメントリング２について説明する。
図１に示すように、扁平セグメントリング２は、湾曲した複数のセグメント２０・・・が環状に組み合わされて構築されたものである。なお、扁平セグメントリング２の断面視斜め下方に位置して所定の円弧長を有する円弧領域を、「トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２」として以下説明する。さらに、各トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２に配置されるセグメントを脚部セグメント２１、２１とし、断面視で底部中央部に配置されていて両脚部セグメント２１、２１の間に挟まれてなるセグメントを底盤セグメント２２（以下、必要に応じてトンネル底盤部Ｋ３と記す）とする。
【００１４】
図１、図２及び図３に示すように、扁平セグメントリング２の内空側には、断面視で左右に二枚の床版１０Ａ、１０Ｂ（必要に応じて、これら床版１０Ａ、１０Ｂを総称して「床版１０」と記す）設けられ、互いの床版１０Ａ、１０Ｂ同士の接続面１０ａ、１０ｂを所定の隙間Ｒをもって対向させて配置させてトンネル軸方向に平行に並べて設置されている。そして、床版１０Ａ、１０Ｂは夫々の接続面１０ａ、１０ｂで接続され、この接続箇所を接続部Ｔ１とする。
床版１０Ａ、１０Ｂの各々は、予め工場などで製造されるプレキャスト製であり、略長方形状をなしている。そして、床版１０Ａ、１０Ｂは、扁平セグメントリング２における水平方向略中央部で底盤セグメント２２に立設された中柱３上に所定の高さとなるように載置させている。この中柱３上に、床版１０Ａ、１０Ｂの接続部Ｔ１が配置される。
【００１５】
図４に示すように、各床版１０の内部には、トンネル軸に直交する方向に貫通した挿通孔１１が形成され、その挿通孔１１に円筒形状のシース管１２が挿入され、そのシース管１２内にＰＣ鋼材３０（水平補強部材）が略水平に延在するように挿通されている。本実施の形態では、１枚の床版１０に対して４本のＰＣ鋼材３０・・・がトンネル軸方向に所定間隔をもって配置されている（図３参照）。なお、ＰＣ鋼材３０は、床版１０に接合させずに分離した状態で配置されている。そして、ＰＣ鋼材３０は、雄ネジを形成させた両端部３０ａ、３０ａを床版１０の側面より外方に所定の長さ寸法で突出させている。このようにＰＣ鋼材３０を床版１０に内蔵させた構成とすることで、トンネル空間を有効に使うことができる。
ここで、床版１０Ａ内のＰＣ鋼材を符号３０Ａとし、床版１０Ｂ内のＰＣ鋼材を符合３０Ｂとして以下説明する。
【００１６】
次に、床版１０Ａ、１０Ｂ同士を接続する接続部Ｔについて図面に基づいて説明する。
図２及び図３に示すように、接続部Ｔ１は、床版１０Ａ、１０Ｂ同士の間の隙間Ｒに設けられているコンクリートなどからなる中壁４１（圧縮伝達部材）と、床版１０Ａ、１０Ｂに挿通されているＰＣ鋼材３０Ａ、３０Ｂの端部３０ａ、３０ａ同士を連結させる円筒形状のカップラー４２（本発明の接続手段、或いは締付部材に相当する）が設けられている。図４に示すように、この中壁４１には、ＰＣ鋼材３０の軸線上の位置に切欠部４１ａが形成されている。そして、中壁４１は、床版１０側の端面４１ｂ、４１ｂが床版１０Ａ、１０Ｂの接続面１０ａ、１０ｂに密接しているため、水平方向の圧縮力を、中壁４１を介して両床版１０に伝達させる作用をなしている。
そして、カップラー４２は、内面に雌ネジを形成させ、その内面の両端に両ＰＣ鋼材３０Ａ，３０Ｂの端部３０ａ、３０ａを螺合させている。このように、接合部Ｔ１において、両ＰＣ鋼材３０Ａ、３０Ｂ同士を同軸となるように螺合させた状態でカップラー４２を締め付けると、両ＰＣ鋼材３０Ａ，３０Ｂを均一に締め付けて一体化させて接続することができる。したがって、ＰＣ鋼材３０に水平方向の引張力を受けもたせることができる。
【００１７】
次に、各床版１０と扁平セグメントリング２（脚部セグメント２１）とを接続する第二接合部Ｔ２について説明する。
図１及び図５に示すように、脚部セグメント２１の内周面２１ａと床版１０の側面１０ｃ、１０ｃ（すなわち、脚部セグメント２１、２１側の面）との間には、鋼材などからなる嵌合部材５０（第二圧縮伝達部材）が設けられている。図５に示すように、扁平セグメントリング２に略水平方向の圧縮力が作用するとき、この圧縮力が嵌合部材５０を介して床版１０に伝達される作用をなしている。すなわち床版１０は、上述した中壁４１及び嵌合部材５０が設けられることで水平方向の圧縮力を受けもつことができる。
さらに、嵌合部材５０は、床版１０の側方下端部１０ｄを下方より支持するように、横方向中心に向けて張り出して形成されている。
【００１８】
また、図５に示すように、脚部セグメント２１には、床版１０を所定の位置に設置した状態で、ＰＣ鋼材３０と同軸となるように棒状の異形鋼棒６１が埋設されている。この異形鋼棒６１は、雄ネジが形成された端部６１ａを、脚部セグメント２１の内周面２１ａを切り欠いて形成させた切欠部（図示省略）において露出させている。そして、異形鋼棒６１とＰＣ鋼材３０とを連結させる手段として、円筒形状の第二カップラー６２が設けられている。この第二カップラー６２は、内面に雌ネジを形成させ、一方６２ａの内面に異形鋼棒６１の端部６１ａを螺合させ、他方６２ｂの内面にＰＣ鋼材３０の端部３０ａを螺合させている。
このように、両トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２において、ＰＣ鋼材３０と異形鋼棒６１とを同軸に接続させた状態で第二カップラー６２を締め付けると、異形鋼棒６１とＰＣ鋼材３０とを均一に締め付けることができ、ＰＣ鋼材３０に水平方向の引張力を受けもたせることができる。
【００１９】
次に、このように構成されるＰＣ鋼材３０及び床版１０の作用について図面に基づいて説明する。なお、作用の説明では、ＰＣ鋼材３０及び床版１０は上述した接続部Ｔ１、第二接続部Ｔ２で接続されて一体化した状態であるとする。
先ず、ＰＣ鋼材３０の作用から説明する。図６（ａ）及び（ｂ）に示す扁平セグメントリング２には、その断面外方から受ける土圧やセグメント自重により上下方向にトンネル断面が潰れるようにして圧縮力が作用し、略水平方向（或いは、トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２付近）にトンネルの外側に向けた応力が集中して最大曲げモーメントが発生する。
ここで、曲げモーメントについて、扁平セグメントリング２の外周側に張り出してたわむ場合（扁平セグメントリング２を外向きに作用させる曲げ）を「負の曲げモーメント」とし、その反対に内周面を内空側に押し出す場合（扁平セグメントリング２を内向きに作用させる曲げ）を「正の曲げモーメント」とする。
図６（ｂ）はＰＣ鋼材３０や床版１０（図１参照）を設けない扁平セグメントリングに作用する比較例の曲げモーメントを示し、各トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２の略中間部で最大値をなすに負の曲げモーメントＭ１、Ｍ２が発生し、トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２間に挟まれたトンネル底盤部Ｋ３の略中央部で最大値をなす正の曲げモーメントＭ３が発生していることがわかる。
【００２０】
次に、図６（ａ）に示すように、トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２の所定位置において、ＰＣ鋼材３０を設け、このＰＣ鋼材３０に、扁平セグメントリング２を内空側に引っ張る方向（水平方向に圧縮力を作用させる方向）に引張力を受けもたせる。これにより、トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２付近に作用する負の曲げモーメントＭ４、Ｍ５およびトンネル底盤部Ｋ３に作用する正の曲げモーメントＭ６の最大値を小さくさせることができる。
【００２１】
そして、扁平セグメントリング２に水平方向の圧縮力が発生した場合には、この圧縮力を床版１０によって受けもたせることができる。このように床版１０は、ＰＣ鋼材３０を補強する効果を有し、ＰＣ鋼材３０に与える圧縮力を抑制することができる。
また、水平方向の引張力を受けもつＰＣ鋼材３０と、水平方向の圧縮力を受けもつ床版１０とが接合しない状態で分離されているため、扁平セグメントリング２に作用する力をＰＣ鋼材３０と床版１０とが別々に受けもつことができ、効率的な扁平セグメントリング２の補強構造１を実現できる。
【００２２】
図１に示す上述した床版１０及びＰＣ鋼材３０は、トンネルの施工中において図示しないシールド掘削機の後方で設置し、所定の引張力をＰＣ鋼材３０に受けもたせる。そして、トンネルの施工後においても、適宜、この引張力を調整させることができる。つまり、トンネルの施工中に扁平セグメントリング２作用する荷重、即ち裏込め材の注入時や土圧の変化が大きい掘削直後などの短期荷重や、トンネルの施工後に作用する荷重、即ち土圧や車の共用時などの長期荷重（永久荷重）に合わせて任意に引張力を調整することが好ましい。
【００２３】
上述したように第一の実施の形態によるセグメントリングの補強構造では、扁平セグメントリング２の上下方向に作用する圧縮力をＰＣ鋼材３０が受けもつ引張力によって耐えることができ、水平方向に作用する圧縮力を床版１０で耐えることができる。これにより、トンネル脚部Ｋ１、Ｋ２で発生する曲げモーメントを減少させることができ、これにより扁平セグメントリング２の厚さ寸法を小さくできる効果を奏する。
また、複数のＰＣ鋼材３０・・・をカップラー４２によって簡易に接続でき、複数の床版１０・・・を中壁４１を介して水平方向に容易に密着させて圧縮力を伝達させることができる。このため、ＰＣ鋼材３０及び床版１０をトンネル断面の大きさに合わせた寸法に分割することができ、これらの運搬や設置が簡略化され、作業効率が向上されて工期を短縮させる利点があり、とくに大断面トンネルや運搬時の大きさに制限が有る場合に優れた効果が得られる。
【００２４】
次に、本発明の第二及び第三の実施の形態について、図７及び図８に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図７は第二の実施の形態によるＰＣ鋼材同士の接続部の構造を示す図であって、（ａ）は図２に対応する断面図、（ｂ）は図３に対応する水平断面図である。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第二の実施の形態では、第一の実施の形態のカップラー４２（図４参照）による接続構造に代えて、引張接続冶具７０を用いて床版１０を設置させた状態でＰＣ鋼材３０Ａ、３０Ｂ同士を略同軸となるように接続する構造である。なお、ＰＣ鋼材３０は、実施の形態と同じく床版１０（図１参照）の内側を挿通させて設けられている。
ここで、引張接続冶具７０は、本発明の接続手段に相当するが、正確には後述する第一及び第二締付ナット７３、７４を含んだ構成となる。
引張接続冶具７０は、接続部Ｔ１の隙間Ｒに嵌合するように配置され、中柱３の上部に固定されている。この引張接続冶具７０は、鋼材などにより上方に開口を有する断面視略コの字形状に形成され、互いに所定間隔をもって対向するように床版１０Ａ，１０Ｂの接合面１０ａ、１０ｂ側に配してなる平板形状の二枚の係止板７１、７１と、係止板７１、７１同士をその下端部で連結する底板７２とから形成されている。
各係止板７１、７１には、ＰＣ鋼材３０と同軸となる位置に円孔７１ａが形成されている。そして、一方の円孔７１ａに雄ネジが形成されたＰＣ鋼材３１の端部３０ａを挿通させて第一締付ナット７３を螺合させ、他方の円孔７１ａにＰＣ鋼材３２の端部３０ａを挿通させて第二締付ナット７４を螺合させている。第一及び第二ナット７３、７４を締め付けることで、ＰＣ鋼材３０は、第一の実施の形態と同様に水平方向に引張力を受けもたせることができる。なお、引張接続冶具７０には、略コの字形状に囲われた内側に空間Ｓを有することから、ＰＣ鋼材３０を締め付けたときにその端部３０ａが空間Ｓの中心側に突出することができる。
また、引張接続冶具７０は、床版１０Ａ、１０Ｂ同士の隙間Ｒに嵌合されて、水平方向の圧縮力を伝達する作用を有している。したがって、引張接続冶具７０は、本発明の接続手段であると共に、圧縮伝達部材に相当している。
さらに、床版１０と扁平セグメントリング２との接続部Ｔ２については、詳細な説明は省略するが、図５に示す第一の実施の形態と同様に第二カップラー６２を使用した接続構造とすることができるが、第二の実施の形態の接続部Ｔ１と同様に係止板に相当する部材を設けて扁平セグメントリング２側のＰＣ鋼材３０の端部３０ａをナットによって締め付ける接続構造としてもかまわない。
本第二の実施の形態ではＰＣ鋼材３０、３０は、水平方向に分割されているが接合部Ｔ１で接続させることで第一の実施の形態と同様に水平方向の引張力を受けもたせることができ、また床版１０で水平方向に作用する圧縮力を受けもたせることができることから、第一の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００２５】
次に、図８は第三の実施の形態によるＰＣ鋼材同士の接続部の構造を示す図であって、（ａ）は図２に対応する断面図、（ｂ）は図３に対応する水平断面図である。
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第三の実施の形態では、第二の実施の形態の接続部Ｔ１における引張接続冶具７０（図７参照）に代えて第二引張接続冶具８０を用いたものである。そして、床版１０Ａ，１０Ｂの設置状態で、一方の床版１０Ａの内部に挿通されているＰＣ鋼材３０Ａ・・・は、他方の床版１０ＢのＰＣ鋼材３０Ｂ・・・に対して、トンネル軸方向にずれて交互に配列されている。その他の構成は第一及び第二の実施の形態と同様である。
第二引張接続冶具８０は、中柱３上の接続部Ｔ１の隙間Ｒの幅方向略中央において、平板状の第二係止板８１をトンネル軸方向に延設させてなる。この第二係止板８１には、両床版１０Ａ、１０ＢのＰＣ鋼材３０・・・と同軸となる位置に示すように円孔８１ａが形成されている。そして、この円孔８１ａにＰＣ鋼材３０の端部３０ａを挿通させてナット８２で締め付けて接続することで、ＰＣ鋼材３０に第一及び第二の実施と同様に水平方向の引張力を受けもたせることができる。なお、本第三の実施の形態では、第二係止板８１と床版１０の接合面１０ａ、１０ｂとの間の空間Ｓ２に、ナット８２の取り付け箇所を除いて例えばコンクリートなどの固結材８４（第二圧縮伝達部材）を充填することにより水平方向に作用する圧縮力を床版１０で受けもたせることができる。
このように第三の実施の形態についても、ＰＣ鋼材３０及び床版１０の作用は第一及び第二の実施の形態と同様であることから、同じ効果が得られる。
【００２６】
以上、本発明によるセグメントリングの補強構造の第一乃至第三の実施の形態について説明したが、本発明は上記の第一乃至第三の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本第一乃至第三の実施の形態では床版１０の内側にＰＣ鋼材３０を挿通させて内蔵した構成としているが、床版１０とＰＣ鋼材３０とを別々の位置に設けるようにしてもかまわない。
また、ＰＣ鋼材３０の設置本数は地盤の条件に合わせて適宜設定することができる。例えば悪い地盤の場合にはＰＣ鋼材３０を適宜増加し、良好な地盤の場合にはＰＣ鋼材３０を適宜減らして設置すればよい。
また、本第一乃至第三の実施の形態では床版１０及びＰＣ鋼材３０を二分割にした構成としているが、二分割であることに限定されることはない。要はトンネル断面の大きさや床版の運搬のし易さなどよって適宜床版１０及びＰＣ鋼材３０の設置数を設定すればよく、夫々が接続部Ｔ１によって接続されていればよいのである。
また、本第一乃至第三の実施の形態では扁平セグメントリング２が構築された扁平断面のトンネルに採用したものであるが、円形断面のトンネルに採用することも可能である。
さらに、本第一乃至第三の実施の形態ではＰＣ鋼材３０及び床版１０を掘進と同時にシールド掘削機のテール内で設置しているが、この設置のタイミングに限定されることはなく、トンネルの掘進が完了した後にＰＣ鋼材３０及び床版１０を設置し、ＰＣ鋼材３０に引張力を導入するようにしてもかまわない。また、先に床版１０とＰＣ鋼材３０を同時に取り付けておき、トンネルの施工後にＰＣ鋼材３０に引張力を負担させるようにしてもよい。また、ＰＣ鋼材３０及び床版１０を設置した後に新たなＰＣ鋼材を追加するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一の実施の形態による扁平セグメントリングの補強構造を示す断面図である。
【図２】ＰＣ鋼材及び床版の接続部の構造を示す断面図である。
【図３】ＰＣ鋼材及び床版の接続部の構造を示す水平断面図である。
【図４】図３に示す接続部の拡大図である。
【図５】トンネル脚部の接続部の構造を示す断面図である。
【図６】扁平セグメントリングの曲げモーメントの分布図であって、（ａ）は実施例を示す図、（ｂ）は比較例を示す図である。
【図７】第二の実施の形態によるＰＣ鋼材同士の接続部の構造を示す図であって、（ａ）は図２に対応する断面図、（ｂ）は図３に対応する水平断面図である。
【図８】第三の実施の形態によるＰＣ鋼材同士の接続部の構造を示す図であって、（ａ）は図２に対応する断面図、（ｂ）は図３に対応する水平断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 補強構造
２ 扁平セグメントリング
２１ 脚部セグメント
３０ ＰＣ鋼材（水平補強部材）
１０ 床版
４１ 中壁（圧縮伝達部材）
４２ カップラー（締付部材）
５０ 嵌合部材（第二圧縮伝達部材）
７１ 係止板
７３ 第一締付ナット
７４ 第二締付ナット
８１ 第二係止板
８４ 固結材（第二圧縮伝達部材）
Ｋ１、Ｋ２ トンネル脚部
Ｔ１ 接続部
Ｔ２ 第二接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド工法によって構築されたセグメントリングを補強するためのセグメントリングの補強構造であって、
前記セグメントリングの内空側で、断面視で略水平方向に延在させるように接続手段によって接続された複数の水平補強部材と、
前記水平補強部材に接合させずに分離した状態で配置され、接続部に圧縮伝達部材を嵌合させてなる複数の床版と、
が設けられていることを特徴とするセグメントリングの補強構造。
【請求項２】
前記接続手段は内側に雌ネジが形成された円筒形状の締付部材であり、
接続される前記水平補強部材同士を前記締付部材の内側に同軸となるように螺合されていることを特徴とする請求項１に記載のセグメントリングの補強構造。
【請求項３】
前記接続手段は、前記水平補強部材同士の間に固定された係止板と、前記係止板に挿通させた前記水平補強部材の端部に螺合させて締め付けてなる締付ナットとであることを特徴とする請求項１に記載のセグメントリングの補強構造。
【請求項４】
前記床版の内部に、前記水平補強部材が挿通されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセグメントリングの補強構造。
【請求項５】
前記セグメントリングと前記床版の側面との間に、前記セグメントリングに作用する前記水平方向の圧縮力を前記水平方向に伝達する第二圧縮伝達部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセグメントリングの補強構造。
【請求項１】
シールド工法によって構築されたセグメントリングを補強するためのセグメントリングの補強構造であって、
前記セグメントリングの内空側で、断面視で略水平方向に延在させるように接続手段によって接続された複数の水平補強部材と、
前記水平補強部材に接合させずに分離した状態で配置され、接続部に圧縮伝達部材を嵌合させてなる複数の床版と、
が設けられていることを特徴とするセグメントリングの補強構造。
【請求項２】
前記接続手段は内側に雌ネジが形成された円筒形状の締付部材であり、
接続される前記水平補強部材同士を前記締付部材の内側に同軸となるように螺合されていることを特徴とする請求項１に記載のセグメントリングの補強構造。
【請求項３】
前記接続手段は、前記水平補強部材同士の間に固定された係止板と、前記係止板に挿通させた前記水平補強部材の端部に螺合させて締め付けてなる締付ナットとであることを特徴とする請求項１に記載のセグメントリングの補強構造。
【請求項４】
前記床版の内部に、前記水平補強部材が挿通されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセグメントリングの補強構造。
【請求項５】
前記セグメントリングと前記床版の側面との間に、前記セグメントリングに作用する前記水平方向の圧縮力を前記水平方向に伝達する第二圧縮伝達部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセグメントリングの補強構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２３９３６８（Ｐ２００７−２３９３６８Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６５５２５（Ｐ２００６−６５５２５）
【出願日】平成１８年３月１０日（２００６．３．１０）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１０日（２００６．３．１０）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
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