セグメント及び該セグメントを用いたトンネル構造体構築方法
【課題】
トンネル進行方向への耐荷重を増大させても、安価に製造出来、しかも、取扱作業性も良好で、他の方向への掘削を容易に開始出来るシールド用セグメント及び該シールド用セグメントを用いたトンネル構造体構築方法を提供する。
【解決手段】
セグメント１２は、円弧版状に形成されて、単独では、シールドマシンによって、切削可能な樹脂複合材からなる外層部材１５と、この外層部材１５の内側面に沿って着脱可能に装着されて、立坑１１の進行方向である鉛直方向への荷重を負担する金属製補強部材１６とを有している。
二分割によって、小片化された補強プレート部材１８，１８は、重量及び長手方向寸法も約１／２であるので、容易に構築された立坑１１から外部へ除去した後、この外層部材１５のみとなった開口予定部１４から、他の進行方向へ分岐された支管１３の切削が開始される。
トンネル進行方向への耐荷重を増大させても、安価に製造出来、しかも、取扱作業性も良好で、他の方向への掘削を容易に開始出来るシールド用セグメント及び該シールド用セグメントを用いたトンネル構造体構築方法を提供する。
【解決手段】
セグメント１２は、円弧版状に形成されて、単独では、シールドマシンによって、切削可能な樹脂複合材からなる外層部材１５と、この外層部材１５の内側面に沿って着脱可能に装着されて、立坑１１の進行方向である鉛直方向への荷重を負担する金属製補強部材１６とを有している。
二分割によって、小片化された補強プレート部材１８，１８は、重量及び長手方向寸法も約１／２であるので、容易に構築された立坑１１から外部へ除去した後、この外層部材１５のみとなった開口予定部１４から、他の進行方向へ分岐された支管１３の切削が開始される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トンネル構造体の一部として、他の円弧版状のセグメントと順次接合されてトンネル壁面となるセグメント及び該セグメントを用いたトンネル構造体構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図６及び図７に示すようなセグメント構造及び該セグメント構造を用いたトンネル構造体構築方法が、知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
まず、構成から説明すると、この従来のセグメントでは、トンネル構造体１を構築する際、掘削と同時に、複数の円弧版状のセグメント２，２を隣接配置される他の円弧版状のセグメント２，２間と順次接合して、外周方向に連設することによりトンネル壁面１ａが構成される。
【０００４】
このようなトンネル構造体１では、一部のセグメント３，３に比較的容易に切削可能なように、コンクリート層３ａ内に、周方向に連続するシース孔３ｂ…が複数形成されていて、主なトンネル構造体１の進行方向とは異なる他の方向への支管若しくは立坑等の分岐トンネル構造体４の構築を開始出来るように構成されている。
【０００５】
この分岐開始用に構成されたセグメント３には、補強用に、前記シース孔３ｂ…内に各々ＰＣ鋼線６…が配筋されると共に、コンクリート層３ａ内側に、更に、スチール材からなる補強板材５…が設けられている。
【０００６】
次に、この従来のセグメントの作用について説明する。
【０００７】
このように構成された従来のセグメントでは、前記シース孔３ｂ…内に補強用のＰＣ鋼線６…が、緊張状態で埋設されて、隣接配置される他のセグメント３と共に、一体化されると共に、前記コンクリート層３ａ内側に、更に、周囲の地盤Ｇから内径方向へ向けて加わる土圧を受け止めるスチール材で構成された補強板材５…が装着される。
【０００８】
そして、図示省略のシールドマシンによって、推進掘削されたトンネル構造体１の進行方向に従い、前記セグメント３…を内壁面に沿わせて並設することにより、横方向のシールドトンネルが構成される。
【０００９】
前記トンネル構造体１の構築後、次に、このトンネル構造体１の進行方向Ｔとは異なる他の方向への支管若しくは立坑等の分岐トンネル構造体４が構築される。
【００１０】
この際、前記分岐トンネル構造体４のうち、掘削を開始する分岐部の側壁面に該当する部分のセグメント３，３から、前記ＰＣ鋼線６…及び前記補強板材５を前記コンクリート層３ａ，３ａから除去する。
【００１１】
そして、前記トンネル構造体１内に配置したシールドマシンを再発進させて、これらのコンクリート層３ａ，３ａと共に、地盤Ｇが、所望の分岐トンネル構造体４の進行方向へ掘削される。
【００１２】
なお、前記セグメントとして、硬質ウレタン樹脂からなるプラスチック発泡体をガラス長繊維で補強した複合材を用いて構成したものも知られている（例えば、特許文献２等参照）。
【特許文献１】特許第３４３９８３９号公報（段落００１０乃至００２０、図１乃至図６）
【特許文献２】特開２００４−３６１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このような従来のセグメントでは、埋設後の土圧を受け止めるため、補強用のＰＣ鋼線６…及び、一定の受圧面積を有する補強板材５が、装着された状態で埋設されている。
【００１４】
このため、他の方向への支管若しくは立坑等の分岐トンネル構造体４を構築する際、これらの補強用のＰＣ鋼線６…及び、補強板材５を除去しなければならず、作業効率が良好であるとは言い難かった。
【００１５】
特に、ＰＣ鋼線６…が、外層部を形成するセグメント３のコンクリート層３ａ内に挿通されている場合は、トンネル構造体１内側空間から除去作業を行うことが困難な場合もあった。
【００１６】
また、前記セグメントとして、硬質ウレタン樹脂からなるプラスチック発泡体をガラス長繊維で補強した複合材が用いられているものでは、ガラス繊維の延設方向Ｈと、トンネル構造体１進行方向Ｔとが直交してしまう。
【００１７】
このため、例えば、立坑を構築するため、前記セグメント２…を地表から地盤Ｇ内に向けて圧力を加えながら押し込む圧入工法等、トンネル進行方向へ荷重が加わる工法では、圧縮方向の荷重に耐えきれず、圧壊してしまう虞があった。
【００１８】
また、このような圧縮方向への耐荷重を向上させるため、高強度のＦＲＰ素材を用いて、セグメントを構成することも考えられるが、このようなＦＲＰ素材は、高価で、製造コストが増大してしまうといった問題があった。
【００１９】
更に、前記セグメントとして、樹脂複合材を用いる場合、立坑構築時に使用する掘削用のバケット等が、内側面に当接して、損傷を与える虞もあった。
【００２０】
しかも、前記トンネル構造体１から、進行方向が異なる他の方向への支管若しくは立坑等の分岐トンネル構造体４を構築する掘削を開始する際、前記補強用のＰＣ鋼線６…及び、補強板材５が、正面視略正方形形状に除去されると、図６中斜線で示す、円形の分岐トンネル構造体４の開口部の周縁部の強度が低下してしまうといった問題もあった。
【００２１】
そこで、この発明は、トンネル進行方向への耐荷重を増大させても、安価に製造出来、しかも、取扱作業性も良好で、他の方向への掘削を容易に開始出来るセグメント及び該セグメントを用いたトンネル構造体構築方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、地中に構築される隔壁の一部を構成するセグメントにおいて、前記セグメントは、板状に形成されて、単独では、切削可能な樹脂複合材からなる外層部材と、該外層部材の内側面に沿って着脱可能に装着されて、トンネル構造体の進行方向への荷重を負担する金属製補強部材とを有するセグメントを特長としている。
【００２３】
また、請求項２に記載されたものは、前記金属製補強部材は、前記外層部材の延設方向に沿って複数枚に分割されて、連設されることにより、該外層部材の内壁面に装着される補強プレート部材からなる請求項１記載のセグメントを特長としている。
【００２４】
更に、請求項３に記載されたものは、前記金属製補強部材には、周縁部に一体に形成されて内側に突設される周縁フランジ部と略同一高さで内向きに突設されて、延設方向を前記トンネル構造体の進行方向に一致させた複数のＬ字状補強リブ部が、周方向に所定間隔を置いて設けられると共に、並設される他のセグメントの該Ｌ字状補強リブ部と、前記トンネル構造体の進行方向で、一列となるように、前記外層部材に装着される請求項１又は２記載のセグメントを特長としている。
【００２５】
そして、請求項４に記載されたものは、前記金属製補強部材は、前記トンネル構造体から構築される分岐トンネル構造体の開口部と略一致する形状を呈する除去部と、該開口部周縁を補強する補強リング部とに分割されて設けられている請求項１乃至３のうち、何れか一項記載のセグメントを特長としている。
【００２６】
また、請求項５に記載されたものは、トンネル構造体の一部として、他の円弧版状のセグメントと順次接合されてトンネル壁面を構築するセグメントを用いたトンネル構造体構築方法において、前記セグメントには、前記外層部材の内側面に、前記金属製補強部材を予め装着して、前記トンネル構造体の進行方向へ押圧力を与えて、該外層部材を該金属製補強部材と共に、隣接配置される他のセグメントと連設しながら圧入埋設した後、前記外層部材の内側面から、前記金属製補強部材を取り外し、該外層部材のみとなった部分から他の進行方向へ、分岐されるトンネル構造体の切削を開始する請求項１乃至４のうち、何れか一項記載のセグメントを用いたトンネル構造体構築方法を特長としている。
【発明の効果】
【００２７】
このように構成された本願発明の請求項１記載のものは、前記セグメントの外層部材の内側面に沿って、前記金属製補強部材を装着して、例えば、立坑を構築するため、該セグメントを、地表から地盤内に向けて圧力を加えながら押し込むと、前記地中に構築される隔壁の進行方向である鉛直方向への荷重が、前記金属製補強部材によって負担される。
【００２８】
このため、前記外層部には、従来のような圧壊を発生させるような大きさの荷重が加わることが無いので、比較的安価な樹脂複合材を使用することが出来、製造コストの上昇を抑制出来る。
【００２９】
また、前記金属製補強部材を、構築された隔壁の内部から取り外して除去するだけで、切削可能な樹脂複合材からなる外層部材が、露呈するので、前記トンネル構造体から、進行方向が異なる他の方向への支管若しくは立坑等の分岐トンネル構造体の構築を行う掘削が直ちに開始できる。
【００３０】
また、請求項２に記載されたものは、外層部材の内壁面に装着される補強プレート部材が、前記外層部材の延設方向に沿って複数枚に分割されて、連設されることにより前記金属製補強部材となって、前記トンネル構造体の進行方向への荷重が負担される。
【００３１】
このため、該補強プレートを個別に取り外せば、小片化された金属製補強部材として、容易に、トンネル構造体の外部への除去が出来、取扱作業性が良好である。
【００３２】
更に、請求項３に記載されたものは、前記金属製補強部材に突設された複数のＬ字状リブ部材が、並設される他の前記トンネル構造体のＬ字状リブ部材と一列となるように配列されて、進行方向への押圧荷重を、最も進行方向前方に位置するセグメントの前記金属製補強部材に直接、伝達する。
【００３３】
このため、前記外層部材に加わる押圧荷重を更に小さくすることが出来、圧縮方向の荷重及び荷重反力の影響を外層部材が殆ど受けることがない。
【００３４】
そして、請求項４に記載されたものは、前記金属製補強部材が、前記トンネル構造体から構築される分岐トンネル構造体の開口部と略一致する形状を呈する除去部と、該開口部周縁を補強する補強リング部とに分割されているので、前記除去部を外して、取り除くことにより、前記分岐トンネル構造体の開口部と略同一形状の掘削可能な外層部材のみをトンネル構造体内部空間に露呈させることが出来る。
【００３５】
このため、開口部周縁を別途補強したり、或いは、外層部の厚みを予め厚めに設定する必要が無くなり、更に、製造コストの増大を抑制出来る。しかも、該補強リング部をガイドとして用いれば、確実に、シールドマシンをトンネル構造体の進行方向と異なる方向へ再発進させることができる。
【００３６】
また、請求項５に記載されたセグメント構造を用いたトンネル構造体構築方法では、前記セグメントの外層部材の内側面に、金属製補強部材が装着されているので、前記トンネル構造体の進行方向へ押圧力が与えられても、該押圧力や掘進反力で、前記外層部材を圧壊させる虞がない。
【００３７】
このため、例えば、耐荷重性能が良好な高価な高強度のＦＲＰ素材を用いる必要が無く、安価に製造出来、しかも、前記金属製補強部材は、容易に取り外して除去できるので、取扱作業性も良好で、他の方向への掘削を容易に開始出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
次に、図面に基づいて、この発明を実施するための最良の実施の形態のシールド用セグメント及び該シールド用セグメントを用いたトンネル構造体構築方法を説明する。
【００３９】
なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については同一符号を付して説明する。
【００４０】
図１乃至図５は、この発明の実施の形態のセグメントとしてのシールド用セグメント１２等を説明するものである。
【００４１】
まず、構成を説明すると、この発明の実施の形態のシールド用セグメント１２等は、図１に示すように、地表から地盤内部方向へ向けて、周方向に複数の円弧版状のシールド用セグメント１２，１２を、他のセグメント１２と環状を呈するように連結したものを、順次、積層接合しながら、トンネル構造体である立坑１１の進行方向へ、ジャッキ等によって押圧力Ｊ，Ｊを加えつつ、埋設して、壁面を構築し、この壁面内側の土等を掘削して除去することにより、トンネル構造体内部に空間を構築するいわゆる圧入工法に用いられるものである。
【００４２】
なお、図１では、理解を容易なものとするため、模式的に図中最も上部のシールド用セグメント１２として、外層部材１５の内側面に、着脱可能な金属製補強部材１６，１６を設けたものを図示しているが、後述する開口予定部１４以外は、従来から、通常用いられているコンクリート製のシールド用セグメントであってもよい。
【００４３】
即ち、この実施の形態では、更に、各シールド用セグメント１２…等が、圧入されることにより構築された立坑１１から、更に、立坑１１の進行方向と約９０度異なる水平方向へ向けて、支管１３を分岐させて延設するため、この立坑１１を構成するシールド用セグメント１２…の一部に、図２又は図４に示すような正面視円形の開口予定部１４が設けられるものである。
【００４４】
まず、この開口予定部１４を構成する各セグメント１２の構成について詳述すると、このセグメント１２は、図３に示すように、円弧版状に形成されて、単独では、シールドマシンによって、切削可能な樹脂複合材からなる外層部材１５と、この外層部材１５の内側面に沿って着脱可能に装着されて、立坑１１の進行方向である鉛直方向への荷重を負担する金属製補強部材１６とを有して主に構成されている。
【００４５】
このうち、前記外層部材１５は、ガラス長繊維が充填されたウレタン樹脂発泡体からなる湾曲形成された板材が、複数枚、エポキシ樹脂系接着材によって貼り合わせられて積層されると共に、両端部に、隣接配置される他の外層部材１５との間の連結に用いる連結部１７，１７が設けられて、主に構成されている。
【００４６】
これらの外層部材１５の上，下端面には、図３に示すように、複数のピン嵌着用凹部１５ａ…が一定間隔をおいて凹設形成されていて、図４に示すように、上下方向に隣接配置される他のシールド用セグメント１２，１２間が、これらの上，下端面に形成されたピン嵌着用凹部１５ａ，１５ａに各々圧入される樹脂製ピン部材１５ｂ…によって連結されるように構成されている。
【００４７】
また、前記金属製補強部材１６は、前記外層部材１５と上下方向幅寸法が略同一となると共に、この外層部材１５の円弧延設方向に沿って、同様に円弧形状を呈するように形成されて、２枚に分割された左，右一対の補強プレート部材１８，１８が、上下方向に隣接配置されることにより、上，下に隣接配置されるものでは、異なる長さを有しているこれらの補強プレート部材１８，１８によって、前記立坑１１から構築される支管１３の開口部２４と略一致する略円形形状を外周縁で形成する除去部１９が構成されている。
【００４８】
このうち、この実施の形態の各補強プレート部材１８には、湾曲平面状を呈するプレート本体１８ａの周縁には、内側に向けて突設される周縁フランジ部１８ｂと、左，右一対の補強プレート部材１８，１８間が、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６を用いて、着脱可能に連結する左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃと、上下方向に隣接する他の補強プレート部材１８，１８間を、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６を用いて、着脱可能に連結する上，下連結フランジ部１８ｄ，１８ｅとが一体に設けられている。
【００４９】
更に、この実施の形態の各補強プレート部材１８には、図２及び図３に示すように、前記周縁フランジ部１８ｂ等と略同一高さで内向きに突設されて、延設方向を前記トンネル構造体１１の進行方向である鉛直方向に一致させた複数のＬ字状補強リブ部２１…が、周方向に所定間隔を置いて設けられている。
【００５０】
このＬ字状補強リブ部２１は、図３に示すように断面略Ｌ字型を呈していると共に、図２に示すように、前記上，下連結フランジ部１８ｄ，１８ｅ内側対向面間を連結するようにプレート本体１８ａの上下方向略全幅に渡り一体に形成されている。
【００５１】
これらの各セグメント１２に形成されたＬ字状補強リブ部２１…は、上下方向に並設される他のセグメント１２のＬ字状補強リブ部２１…と、前記立坑１１の進行方向である鉛直方向に沿って、一列となるように、前記外層部材１５の内側に、各補強プレート部材１８…が装着される。
【００５２】
また、この実施の形態では、図２に示すように、前記左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃが、上下方向で隣接配置される他の補強プレート部材１８，１８の左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃと前記立坑１１の進行方向である鉛直方向に沿って、一列となるように２枚が重合されて連結される位置が、開口予定部１４の左右方向略中央部を縦に縦断して構成されている。
【００５３】
そして、前記金属製補強部材１６の複数の各補強プレート部材１８，１８…によって構成される除去部１９の周囲には、図４に示すように、複数枚、上下方向に隣接配置されることにより、連設されて、開口部２４周縁を補強する補強リング部材２０…が設けられている。
【００５４】
これらの補強リング部材２０…は、図３及び図４に示すように、前記連結部１７，１７に対して、ボルト部材１２５，１２５及びナット部材１２６，１２６等が用いられて締結固定されている。
【００５５】
これらの各補強リング部２０…には、内側に、略円形形状の開口部２４の外周縁を形成すると共に、シールドマシンを再発進させる際のガイドとして用いる補強リングフランジ２０ａ…が、設けられている。
【００５６】
この実施の形態では、前記略円形形状の開口部２４外周縁を正面視略円形に構成するため、図２及び図３に示すように、配置される高さ位置によって、各補強リング部２０，２０の補強リングフランジ２０ａ…の形状が異なるように構成されている。
【００５７】
更に、この実施の形態では、前記補強リングフランジ２０ａ…には、図３中白抜き矢印に示すように、左，右に分割された前記補強プレート部材１８，１８を前記外層部材１５に並行に着脱可能とする一定の挿抜角度αが与えられていて、個別に、先の補強プレート１８が装着されていても、後から装着される補強プレート１８を容易に、所定位置に嵌着出来るように構成されている。
【００５８】
そして、図５に示すように、前記補強プレート部材１８…の各周縁フランジ部１８ｂ…と、この補強リングフランジ２０ａ…との間が、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６によって連結されて、前記補強プレート部材１８が、着脱自在となるように構成されている。
【００５９】
次に、この実施の形態のシールド用セグメント構造及び該シールド用セグメント構造を用いたトンネル構造体構築方法の作用について説明する。
【００６０】
このように構成された実施の形態のシールド用セグメント１２では、予め金属製補強部材１６を各セグメント１２の外層部材１５の内側面に装着するため、まず、図３に示すように、前記各セグメント１２の外層部材１５の左，右両端に位置する前記連結部１７，１７の内側面に、前記各補強リング部材２０，２０が、ボルト部材１２５，１２５及びナット部材１２６，１２６によって、締結固定される。
【００６１】
また、この外層部材１５の内側面には、前記補強リング部材２０，２０の補強リングフランジ部２０ａ，２０ａの対向面間に位置するように、金属製補強部材１８，１８が予め装着される。
【００６２】
すなわち、この金属製補強部材１８の各周縁フランジ部１８ｂ…と、この補強リングフランジ２０ａ…との間が、図５に示すように、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６によって連結される。
【００６３】
また、前記金属製補強部材１８，１８間では、各左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃ間が、図２又は図３に示すように、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６によって連結される。
【００６４】
この際、前記補強リングフランジ２０ａ…には、図３に示すように、一定の挿抜角度αが与えられていて、左，右に２分割された補強プレート部材１８を、前記外層部材１５と略平行にあてがって容易に装着できる。
【００６５】
このように内側面に、補強プレート部材１８，１８及び補強リング部材２０，２０を有する金属製補強部材１６が装着されたセグメント１２に、他の水平方向に隣接配置されるセグメントを前記左，右端部に設けられた連結部１７，１７を介して環状に連結して、立坑１１を構築する地盤Ｇ上面に載置する。
【００６６】
そして、図１に示すように、前記立坑１１の進行方向である鉛直下方へ向けて、ジャッキ等によって押圧力Ｊ，Ｊを加えつつ、壁面内側の土等を掘削して除去することにより、埋設する。
【００６７】
このセグメント１２…が下方に移動した後、更に、次の環状に連結されたセグメント１２を、図４に示す樹脂製ピン部材１５ｂ…を用いて、前記外層部材１５，１５間で連結すると共に、図２に示すように、上，下連結フランジ部１８ｄ，１８ｅ間が、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６を用いて連結される。
【００６８】
そして、前記立坑１１の進行方向である鉛直下方へ向けて、ジャッキ等によって押圧力Ｊ，Ｊを加えつつ、壁面内側の土等を掘削して除去する工程を、順次繰り返す。
【００６９】
このように、上方からセグメント１２を、地表から地盤Ｇ内に向けて圧力を加えながら押し込むと、前記立坑１１の進行方向である鉛直方向への荷重が、前記金属製補強部材１６，１６によって負担される。
【００７０】
詳しくは、図１若しくは図２に示すように、前記金属製補強部材１６等に突設された複数のＬ字状リブ部材２１，２１が、上下方向に並設される他の前記金属製補強部材１６のＬ字状リブ部材２１，２１と一列となるように配列されて、進行方向への押圧荷重が、最も進行方向前方に位置するセグメント１２の前記金属製補強部材１６，１６に直接、伝達される。
【００７１】
このため、前記外層部材１５，１５に加わる押圧荷重が更に小さくすることが出来、圧縮方向の荷重及び荷重反力の影響を外層部材１５，１５が殆ど受けることがない。
【００７２】
この実施の形態のＬ字状リブ部材２１は、断面略Ｌ字状であるので、単板状のリブに比して、前記板状のプレート本体１８ａと共に、断面略コ字状又は略Ｊ字状の閉断面を有する中空柱状となって、上，下方向に一列に連設されて、あたかも貫通配置される通し柱材のような構成となり、トンネル進行方向への耐荷重性能を格段に向上させることができる。
【００７３】
しかも、このＬ字状リブ部材２１は、耐荷重性能を向上させつつ、内側面側端面の内径方向への突設量を減少させて、他のセグメント等の内側面位置と略面一とするように構成できるので、この点においても、立坑構築時に使用する掘削用のバケット等が、内側面に干渉する虞を減少させることができる。
【００７４】
更に、この実施の形態では、図２に示すように、前記左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃが、板状部分を２枚重合させて、上下方向で隣接配置される他の補強プレート部材１８，１８の左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃと前記立坑１１の進行方向である鉛直方向に沿って、一列となるように連結される。
【００７５】
この一列となる部分が、開口予定部１４の左右方向略中央部で、最も押圧力の耐荷重が必要な開口径の大きな部分を縦に縦断して構成されているので、効率よく荷重が負担されて、更に、開口予定部１４に設けられた外層部材１５を圧壊させる虞を減少させることができる。
【００７６】
このため、前記外層部材１５には、従来のような圧壊を発生させるような大きさの荷重が加わることが無いので、比較的安価な樹脂複合材を使用することが出来、製造コストの上昇を抑制出来る。
【００７７】
前記開口予定部１４が、目標深さに到達するまで、前記セグメント１２の外層部材１５が、これらの金属製補強部材１６と共に、隣接配置される他のセグメントと連設しながら圧入埋設された後、前記外層部材１５の内側面から、前記金属製補強部材１６の補強プレート部材１８，１８が取り外される。
【００７８】
この際、前記各ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６間の螺合が各々解除されると共に、補強リングフランジ２０ａ…に与えられた一定の挿抜角度αによって、前記二分割された前記補強プレート部材１８，１８が、図３中白抜き矢印に示すように、前記外層部材１５から略平行に抜き出すことができる。
【００７９】
このように、前記補強リングフランジ２０ａ…に、一定の挿抜角度αが与えられているので、個別に前記補強プレート部材１８を取り外して抜き出す事も容易に行えると共に、二分割によって、小片化された前記補強プレート部材１８…は、重量及び長手方向寸法が分割されていないものに比して、約１／２であるので、各セグメント１２等によって構成された立坑１１の内側面に干渉して損傷を与える虞が減少して、容易に構築された立坑１１から外部への除去が出来、取扱作業性が良好である。
【００８０】
次に、この外層部材１５のみとなった開口予定部１４から、他の進行方向へ分岐された図１に示すような支管１３の切削が開始される。
【００８１】
この際、前記金属製補強部材１６が、前記立坑１１から再発進により、構築される支管１３の開口部２４と略一致する略円形形状を呈する除去部１９と、この開口部２４周縁を補強する補強リング部材２０，２０とに分割されているので、前記除去部１９の補強プレート部材１８，１８のみを外して、取り除くことにより、前記支管１３の開口部２４と略同一形状の掘削可能な樹脂複合材からなる外層部材１５，１５のみを、立坑１１の内部空間に露呈させることが出来る。
【００８２】
このため、開口部２４周縁を別途補強したり、或いは、外層部材１５の厚みを予め厚めに設定する必要が無くなり、更に、製造コストの増大を抑制出来る。
【００８３】
しかも、この補強リング部材２０，２０の補強リングフランジ２０ａをガイドとして用いれば、確実に、シールドマシンをトンネル構造体の進行方向と異なる支管１３方向へ再発進させることができる。
【００８４】
上述してきたように、この実施の形態シールド用セグメント構造を用いたトンネル構造体構築方法では、前記セグメント１２の外層部材の内側面に、金属製補強部材が装着されているので、前記トンネル構造体の進行方向へ押圧力が与えられても、この押圧力や掘進反力で、前記外層部材１５を圧壊させる虞がない。
【００８５】
このため、例えば、耐荷重性能が良好な高価な高強度のＦＲＰ素材を用いる必要が無く、安価に製造出来、しかも、前記金属製補強部材１６は、容易に取り外して除去できるので、取扱作業性も良好で、他の方向への掘削を容易に開始出来る。
【００８６】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００８７】
即ち、前記実施の形態のシールド用セグメントでは、周方向に複数の円弧版状のシールド用セグメント１２，１２を、他のセグメント１２と環状を呈するように連結したものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、例えば、平板形状、矩形版状、多角形版状のセグメント等、側面の円弧が、一定角度で屈曲されて形成されるセグメントで、立坑若しくはトンネル等の構造体の断面形状を断面矩形状等の多角形形状、楕円形形状若しくは長円形形状に構築するものであるならば、どのようなセグメントの形状であってもよい。
【００８８】
更に、図１に示すように、模式的に図中最も上部のシールド用セグメント１２として、外層部材１５の内側面に、着脱可能な金属製補強部材１６，１６を設けたものを図示しているが、特にこれに限らず、前記開口予定部１４以外は、従来から、通常用いられているコンクリート製のシールド用セグメントであってもよい。
【００８９】
また、この実施の形態では、先に立坑１１を圧入工法によって構築するものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、横坑等を先にシールド工法によって構築するものに、前記シールド用セグメント１２を用いても、トンネル進行方向に所定の荷重が加わる工法であれば良い。
【００９０】
この際、前記開口予定部１４に用いられる金属製補強部材１６のように、補強プレート部材１８と、補強リング部材２０とによって構成されているものに限らず、外層部材１５の内側面略全長を２枚以上の複数枚の金属製補強プレート部材１８…で分割して構成する等、前記外層部材１５の内側面に沿って着脱可能に装着されて、トンネル構造体の進行方向への荷重を負担する金属製補強部材であれば、どのような形状、数量及び材質であってもよい。
【００９１】
また、この実施の形態では、圧入されることにより構築された立坑１１から、更に、立坑１１の進行方向と約９０度異なる水平方向へ向けて、支管１３が分岐されて延設されるように構成されているが、特にこれに限らず、例えば、約４５度或いは約６０度等、どのような角度で分岐される分岐トンネル構造体であってもよく、延設方向も水平に限らず、一定角度で傾斜していたり、湾曲していてもよく、形状、分岐数量、及び分岐トンネル構造体の材質が特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】この発明の最良の実施の形態のシールド用セグメント構造及び該シールド用セグメント構造を用いたトンネル構造体構築方法で、全体の構成を模式的に示す一部透過斜視図である。
【図２】実施の形態のシールド用セグメントを用いたトンネル構造体で、図１中Ａ−Ａ線に沿った位置に相当する部分での立坑を内側面側から見た断面図である。
【図３】実施の形態のシールド用セグメントを用いたトンネル構造体で、図２中Ｂ−Ｂ線に沿った位置での補強プレート部材の着脱を説明する断面図である。
【図４】実施の形態のシールド用セグメントを用いたトンネル構造体で、図１中Ｃ矢視方向での開口予定部の構成を説明する一部透過正面図である。
【図５】実施の形態のシールド用セグメントで、金属製補強部材の補強プレート部材と、補強リング部材との連結構造を説明する拡大正面図である。
【図６】従来例のシールド用セグメントを用いたトンネル構造体の平面図である。
【図７】従来例のシールド用セグメントを用いたトンネル構造体を説明し、図６中Ｅ−Ｅ線に沿った位置での断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１１ 立坑（トンネル構造体）
１２ セグメント（シールド用セグメント）
１３ 支管（分岐トンネル構造体）
１４ 開口予定部
１５ 外層部材
１６ 金属製補強部材
１８，１８ 補強プレート部材
１９ 除去部
２０，２０ 補強リング部材（補強リング部）
２１ Ｌ字状リブ部材
２４ 開口部１３ 地面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トンネル構造体の一部として、他の円弧版状のセグメントと順次接合されてトンネル壁面となるセグメント及び該セグメントを用いたトンネル構造体構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図６及び図７に示すようなセグメント構造及び該セグメント構造を用いたトンネル構造体構築方法が、知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
まず、構成から説明すると、この従来のセグメントでは、トンネル構造体１を構築する際、掘削と同時に、複数の円弧版状のセグメント２，２を隣接配置される他の円弧版状のセグメント２，２間と順次接合して、外周方向に連設することによりトンネル壁面１ａが構成される。
【０００４】
このようなトンネル構造体１では、一部のセグメント３，３に比較的容易に切削可能なように、コンクリート層３ａ内に、周方向に連続するシース孔３ｂ…が複数形成されていて、主なトンネル構造体１の進行方向とは異なる他の方向への支管若しくは立坑等の分岐トンネル構造体４の構築を開始出来るように構成されている。
【０００５】
この分岐開始用に構成されたセグメント３には、補強用に、前記シース孔３ｂ…内に各々ＰＣ鋼線６…が配筋されると共に、コンクリート層３ａ内側に、更に、スチール材からなる補強板材５…が設けられている。
【０００６】
次に、この従来のセグメントの作用について説明する。
【０００７】
このように構成された従来のセグメントでは、前記シース孔３ｂ…内に補強用のＰＣ鋼線６…が、緊張状態で埋設されて、隣接配置される他のセグメント３と共に、一体化されると共に、前記コンクリート層３ａ内側に、更に、周囲の地盤Ｇから内径方向へ向けて加わる土圧を受け止めるスチール材で構成された補強板材５…が装着される。
【０００８】
そして、図示省略のシールドマシンによって、推進掘削されたトンネル構造体１の進行方向に従い、前記セグメント３…を内壁面に沿わせて並設することにより、横方向のシールドトンネルが構成される。
【０００９】
前記トンネル構造体１の構築後、次に、このトンネル構造体１の進行方向Ｔとは異なる他の方向への支管若しくは立坑等の分岐トンネル構造体４が構築される。
【００１０】
この際、前記分岐トンネル構造体４のうち、掘削を開始する分岐部の側壁面に該当する部分のセグメント３，３から、前記ＰＣ鋼線６…及び前記補強板材５を前記コンクリート層３ａ，３ａから除去する。
【００１１】
そして、前記トンネル構造体１内に配置したシールドマシンを再発進させて、これらのコンクリート層３ａ，３ａと共に、地盤Ｇが、所望の分岐トンネル構造体４の進行方向へ掘削される。
【００１２】
なお、前記セグメントとして、硬質ウレタン樹脂からなるプラスチック発泡体をガラス長繊維で補強した複合材を用いて構成したものも知られている（例えば、特許文献２等参照）。
【特許文献１】特許第３４３９８３９号公報（段落００１０乃至００２０、図１乃至図６）
【特許文献２】特開２００４−３６１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このような従来のセグメントでは、埋設後の土圧を受け止めるため、補強用のＰＣ鋼線６…及び、一定の受圧面積を有する補強板材５が、装着された状態で埋設されている。
【００１４】
このため、他の方向への支管若しくは立坑等の分岐トンネル構造体４を構築する際、これらの補強用のＰＣ鋼線６…及び、補強板材５を除去しなければならず、作業効率が良好であるとは言い難かった。
【００１５】
特に、ＰＣ鋼線６…が、外層部を形成するセグメント３のコンクリート層３ａ内に挿通されている場合は、トンネル構造体１内側空間から除去作業を行うことが困難な場合もあった。
【００１６】
また、前記セグメントとして、硬質ウレタン樹脂からなるプラスチック発泡体をガラス長繊維で補強した複合材が用いられているものでは、ガラス繊維の延設方向Ｈと、トンネル構造体１進行方向Ｔとが直交してしまう。
【００１７】
このため、例えば、立坑を構築するため、前記セグメント２…を地表から地盤Ｇ内に向けて圧力を加えながら押し込む圧入工法等、トンネル進行方向へ荷重が加わる工法では、圧縮方向の荷重に耐えきれず、圧壊してしまう虞があった。
【００１８】
また、このような圧縮方向への耐荷重を向上させるため、高強度のＦＲＰ素材を用いて、セグメントを構成することも考えられるが、このようなＦＲＰ素材は、高価で、製造コストが増大してしまうといった問題があった。
【００１９】
更に、前記セグメントとして、樹脂複合材を用いる場合、立坑構築時に使用する掘削用のバケット等が、内側面に当接して、損傷を与える虞もあった。
【００２０】
しかも、前記トンネル構造体１から、進行方向が異なる他の方向への支管若しくは立坑等の分岐トンネル構造体４を構築する掘削を開始する際、前記補強用のＰＣ鋼線６…及び、補強板材５が、正面視略正方形形状に除去されると、図６中斜線で示す、円形の分岐トンネル構造体４の開口部の周縁部の強度が低下してしまうといった問題もあった。
【００２１】
そこで、この発明は、トンネル進行方向への耐荷重を増大させても、安価に製造出来、しかも、取扱作業性も良好で、他の方向への掘削を容易に開始出来るセグメント及び該セグメントを用いたトンネル構造体構築方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、地中に構築される隔壁の一部を構成するセグメントにおいて、前記セグメントは、板状に形成されて、単独では、切削可能な樹脂複合材からなる外層部材と、該外層部材の内側面に沿って着脱可能に装着されて、トンネル構造体の進行方向への荷重を負担する金属製補強部材とを有するセグメントを特長としている。
【００２３】
また、請求項２に記載されたものは、前記金属製補強部材は、前記外層部材の延設方向に沿って複数枚に分割されて、連設されることにより、該外層部材の内壁面に装着される補強プレート部材からなる請求項１記載のセグメントを特長としている。
【００２４】
更に、請求項３に記載されたものは、前記金属製補強部材には、周縁部に一体に形成されて内側に突設される周縁フランジ部と略同一高さで内向きに突設されて、延設方向を前記トンネル構造体の進行方向に一致させた複数のＬ字状補強リブ部が、周方向に所定間隔を置いて設けられると共に、並設される他のセグメントの該Ｌ字状補強リブ部と、前記トンネル構造体の進行方向で、一列となるように、前記外層部材に装着される請求項１又は２記載のセグメントを特長としている。
【００２５】
そして、請求項４に記載されたものは、前記金属製補強部材は、前記トンネル構造体から構築される分岐トンネル構造体の開口部と略一致する形状を呈する除去部と、該開口部周縁を補強する補強リング部とに分割されて設けられている請求項１乃至３のうち、何れか一項記載のセグメントを特長としている。
【００２６】
また、請求項５に記載されたものは、トンネル構造体の一部として、他の円弧版状のセグメントと順次接合されてトンネル壁面を構築するセグメントを用いたトンネル構造体構築方法において、前記セグメントには、前記外層部材の内側面に、前記金属製補強部材を予め装着して、前記トンネル構造体の進行方向へ押圧力を与えて、該外層部材を該金属製補強部材と共に、隣接配置される他のセグメントと連設しながら圧入埋設した後、前記外層部材の内側面から、前記金属製補強部材を取り外し、該外層部材のみとなった部分から他の進行方向へ、分岐されるトンネル構造体の切削を開始する請求項１乃至４のうち、何れか一項記載のセグメントを用いたトンネル構造体構築方法を特長としている。
【発明の効果】
【００２７】
このように構成された本願発明の請求項１記載のものは、前記セグメントの外層部材の内側面に沿って、前記金属製補強部材を装着して、例えば、立坑を構築するため、該セグメントを、地表から地盤内に向けて圧力を加えながら押し込むと、前記地中に構築される隔壁の進行方向である鉛直方向への荷重が、前記金属製補強部材によって負担される。
【００２８】
このため、前記外層部には、従来のような圧壊を発生させるような大きさの荷重が加わることが無いので、比較的安価な樹脂複合材を使用することが出来、製造コストの上昇を抑制出来る。
【００２９】
また、前記金属製補強部材を、構築された隔壁の内部から取り外して除去するだけで、切削可能な樹脂複合材からなる外層部材が、露呈するので、前記トンネル構造体から、進行方向が異なる他の方向への支管若しくは立坑等の分岐トンネル構造体の構築を行う掘削が直ちに開始できる。
【００３０】
また、請求項２に記載されたものは、外層部材の内壁面に装着される補強プレート部材が、前記外層部材の延設方向に沿って複数枚に分割されて、連設されることにより前記金属製補強部材となって、前記トンネル構造体の進行方向への荷重が負担される。
【００３１】
このため、該補強プレートを個別に取り外せば、小片化された金属製補強部材として、容易に、トンネル構造体の外部への除去が出来、取扱作業性が良好である。
【００３２】
更に、請求項３に記載されたものは、前記金属製補強部材に突設された複数のＬ字状リブ部材が、並設される他の前記トンネル構造体のＬ字状リブ部材と一列となるように配列されて、進行方向への押圧荷重を、最も進行方向前方に位置するセグメントの前記金属製補強部材に直接、伝達する。
【００３３】
このため、前記外層部材に加わる押圧荷重を更に小さくすることが出来、圧縮方向の荷重及び荷重反力の影響を外層部材が殆ど受けることがない。
【００３４】
そして、請求項４に記載されたものは、前記金属製補強部材が、前記トンネル構造体から構築される分岐トンネル構造体の開口部と略一致する形状を呈する除去部と、該開口部周縁を補強する補強リング部とに分割されているので、前記除去部を外して、取り除くことにより、前記分岐トンネル構造体の開口部と略同一形状の掘削可能な外層部材のみをトンネル構造体内部空間に露呈させることが出来る。
【００３５】
このため、開口部周縁を別途補強したり、或いは、外層部の厚みを予め厚めに設定する必要が無くなり、更に、製造コストの増大を抑制出来る。しかも、該補強リング部をガイドとして用いれば、確実に、シールドマシンをトンネル構造体の進行方向と異なる方向へ再発進させることができる。
【００３６】
また、請求項５に記載されたセグメント構造を用いたトンネル構造体構築方法では、前記セグメントの外層部材の内側面に、金属製補強部材が装着されているので、前記トンネル構造体の進行方向へ押圧力が与えられても、該押圧力や掘進反力で、前記外層部材を圧壊させる虞がない。
【００３７】
このため、例えば、耐荷重性能が良好な高価な高強度のＦＲＰ素材を用いる必要が無く、安価に製造出来、しかも、前記金属製補強部材は、容易に取り外して除去できるので、取扱作業性も良好で、他の方向への掘削を容易に開始出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
次に、図面に基づいて、この発明を実施するための最良の実施の形態のシールド用セグメント及び該シールド用セグメントを用いたトンネル構造体構築方法を説明する。
【００３９】
なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については同一符号を付して説明する。
【００４０】
図１乃至図５は、この発明の実施の形態のセグメントとしてのシールド用セグメント１２等を説明するものである。
【００４１】
まず、構成を説明すると、この発明の実施の形態のシールド用セグメント１２等は、図１に示すように、地表から地盤内部方向へ向けて、周方向に複数の円弧版状のシールド用セグメント１２，１２を、他のセグメント１２と環状を呈するように連結したものを、順次、積層接合しながら、トンネル構造体である立坑１１の進行方向へ、ジャッキ等によって押圧力Ｊ，Ｊを加えつつ、埋設して、壁面を構築し、この壁面内側の土等を掘削して除去することにより、トンネル構造体内部に空間を構築するいわゆる圧入工法に用いられるものである。
【００４２】
なお、図１では、理解を容易なものとするため、模式的に図中最も上部のシールド用セグメント１２として、外層部材１５の内側面に、着脱可能な金属製補強部材１６，１６を設けたものを図示しているが、後述する開口予定部１４以外は、従来から、通常用いられているコンクリート製のシールド用セグメントであってもよい。
【００４３】
即ち、この実施の形態では、更に、各シールド用セグメント１２…等が、圧入されることにより構築された立坑１１から、更に、立坑１１の進行方向と約９０度異なる水平方向へ向けて、支管１３を分岐させて延設するため、この立坑１１を構成するシールド用セグメント１２…の一部に、図２又は図４に示すような正面視円形の開口予定部１４が設けられるものである。
【００４４】
まず、この開口予定部１４を構成する各セグメント１２の構成について詳述すると、このセグメント１２は、図３に示すように、円弧版状に形成されて、単独では、シールドマシンによって、切削可能な樹脂複合材からなる外層部材１５と、この外層部材１５の内側面に沿って着脱可能に装着されて、立坑１１の進行方向である鉛直方向への荷重を負担する金属製補強部材１６とを有して主に構成されている。
【００４５】
このうち、前記外層部材１５は、ガラス長繊維が充填されたウレタン樹脂発泡体からなる湾曲形成された板材が、複数枚、エポキシ樹脂系接着材によって貼り合わせられて積層されると共に、両端部に、隣接配置される他の外層部材１５との間の連結に用いる連結部１７，１７が設けられて、主に構成されている。
【００４６】
これらの外層部材１５の上，下端面には、図３に示すように、複数のピン嵌着用凹部１５ａ…が一定間隔をおいて凹設形成されていて、図４に示すように、上下方向に隣接配置される他のシールド用セグメント１２，１２間が、これらの上，下端面に形成されたピン嵌着用凹部１５ａ，１５ａに各々圧入される樹脂製ピン部材１５ｂ…によって連結されるように構成されている。
【００４７】
また、前記金属製補強部材１６は、前記外層部材１５と上下方向幅寸法が略同一となると共に、この外層部材１５の円弧延設方向に沿って、同様に円弧形状を呈するように形成されて、２枚に分割された左，右一対の補強プレート部材１８，１８が、上下方向に隣接配置されることにより、上，下に隣接配置されるものでは、異なる長さを有しているこれらの補強プレート部材１８，１８によって、前記立坑１１から構築される支管１３の開口部２４と略一致する略円形形状を外周縁で形成する除去部１９が構成されている。
【００４８】
このうち、この実施の形態の各補強プレート部材１８には、湾曲平面状を呈するプレート本体１８ａの周縁には、内側に向けて突設される周縁フランジ部１８ｂと、左，右一対の補強プレート部材１８，１８間が、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６を用いて、着脱可能に連結する左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃと、上下方向に隣接する他の補強プレート部材１８，１８間を、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６を用いて、着脱可能に連結する上，下連結フランジ部１８ｄ，１８ｅとが一体に設けられている。
【００４９】
更に、この実施の形態の各補強プレート部材１８には、図２及び図３に示すように、前記周縁フランジ部１８ｂ等と略同一高さで内向きに突設されて、延設方向を前記トンネル構造体１１の進行方向である鉛直方向に一致させた複数のＬ字状補強リブ部２１…が、周方向に所定間隔を置いて設けられている。
【００５０】
このＬ字状補強リブ部２１は、図３に示すように断面略Ｌ字型を呈していると共に、図２に示すように、前記上，下連結フランジ部１８ｄ，１８ｅ内側対向面間を連結するようにプレート本体１８ａの上下方向略全幅に渡り一体に形成されている。
【００５１】
これらの各セグメント１２に形成されたＬ字状補強リブ部２１…は、上下方向に並設される他のセグメント１２のＬ字状補強リブ部２１…と、前記立坑１１の進行方向である鉛直方向に沿って、一列となるように、前記外層部材１５の内側に、各補強プレート部材１８…が装着される。
【００５２】
また、この実施の形態では、図２に示すように、前記左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃが、上下方向で隣接配置される他の補強プレート部材１８，１８の左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃと前記立坑１１の進行方向である鉛直方向に沿って、一列となるように２枚が重合されて連結される位置が、開口予定部１４の左右方向略中央部を縦に縦断して構成されている。
【００５３】
そして、前記金属製補強部材１６の複数の各補強プレート部材１８，１８…によって構成される除去部１９の周囲には、図４に示すように、複数枚、上下方向に隣接配置されることにより、連設されて、開口部２４周縁を補強する補強リング部材２０…が設けられている。
【００５４】
これらの補強リング部材２０…は、図３及び図４に示すように、前記連結部１７，１７に対して、ボルト部材１２５，１２５及びナット部材１２６，１２６等が用いられて締結固定されている。
【００５５】
これらの各補強リング部２０…には、内側に、略円形形状の開口部２４の外周縁を形成すると共に、シールドマシンを再発進させる際のガイドとして用いる補強リングフランジ２０ａ…が、設けられている。
【００５６】
この実施の形態では、前記略円形形状の開口部２４外周縁を正面視略円形に構成するため、図２及び図３に示すように、配置される高さ位置によって、各補強リング部２０，２０の補強リングフランジ２０ａ…の形状が異なるように構成されている。
【００５７】
更に、この実施の形態では、前記補強リングフランジ２０ａ…には、図３中白抜き矢印に示すように、左，右に分割された前記補強プレート部材１８，１８を前記外層部材１５に並行に着脱可能とする一定の挿抜角度αが与えられていて、個別に、先の補強プレート１８が装着されていても、後から装着される補強プレート１８を容易に、所定位置に嵌着出来るように構成されている。
【００５８】
そして、図５に示すように、前記補強プレート部材１８…の各周縁フランジ部１８ｂ…と、この補強リングフランジ２０ａ…との間が、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６によって連結されて、前記補強プレート部材１８が、着脱自在となるように構成されている。
【００５９】
次に、この実施の形態のシールド用セグメント構造及び該シールド用セグメント構造を用いたトンネル構造体構築方法の作用について説明する。
【００６０】
このように構成された実施の形態のシールド用セグメント１２では、予め金属製補強部材１６を各セグメント１２の外層部材１５の内側面に装着するため、まず、図３に示すように、前記各セグメント１２の外層部材１５の左，右両端に位置する前記連結部１７，１７の内側面に、前記各補強リング部材２０，２０が、ボルト部材１２５，１２５及びナット部材１２６，１２６によって、締結固定される。
【００６１】
また、この外層部材１５の内側面には、前記補強リング部材２０，２０の補強リングフランジ部２０ａ，２０ａの対向面間に位置するように、金属製補強部材１８，１８が予め装着される。
【００６２】
すなわち、この金属製補強部材１８の各周縁フランジ部１８ｂ…と、この補強リングフランジ２０ａ…との間が、図５に示すように、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６によって連結される。
【００６３】
また、前記金属製補強部材１８，１８間では、各左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃ間が、図２又は図３に示すように、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６によって連結される。
【００６４】
この際、前記補強リングフランジ２０ａ…には、図３に示すように、一定の挿抜角度αが与えられていて、左，右に２分割された補強プレート部材１８を、前記外層部材１５と略平行にあてがって容易に装着できる。
【００６５】
このように内側面に、補強プレート部材１８，１８及び補強リング部材２０，２０を有する金属製補強部材１６が装着されたセグメント１２に、他の水平方向に隣接配置されるセグメントを前記左，右端部に設けられた連結部１７，１７を介して環状に連結して、立坑１１を構築する地盤Ｇ上面に載置する。
【００６６】
そして、図１に示すように、前記立坑１１の進行方向である鉛直下方へ向けて、ジャッキ等によって押圧力Ｊ，Ｊを加えつつ、壁面内側の土等を掘削して除去することにより、埋設する。
【００６７】
このセグメント１２…が下方に移動した後、更に、次の環状に連結されたセグメント１２を、図４に示す樹脂製ピン部材１５ｂ…を用いて、前記外層部材１５，１５間で連結すると共に、図２に示すように、上，下連結フランジ部１８ｄ，１８ｅ間が、ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６を用いて連結される。
【００６８】
そして、前記立坑１１の進行方向である鉛直下方へ向けて、ジャッキ等によって押圧力Ｊ，Ｊを加えつつ、壁面内側の土等を掘削して除去する工程を、順次繰り返す。
【００６９】
このように、上方からセグメント１２を、地表から地盤Ｇ内に向けて圧力を加えながら押し込むと、前記立坑１１の進行方向である鉛直方向への荷重が、前記金属製補強部材１６，１６によって負担される。
【００７０】
詳しくは、図１若しくは図２に示すように、前記金属製補強部材１６等に突設された複数のＬ字状リブ部材２１，２１が、上下方向に並設される他の前記金属製補強部材１６のＬ字状リブ部材２１，２１と一列となるように配列されて、進行方向への押圧荷重が、最も進行方向前方に位置するセグメント１２の前記金属製補強部材１６，１６に直接、伝達される。
【００７１】
このため、前記外層部材１５，１５に加わる押圧荷重が更に小さくすることが出来、圧縮方向の荷重及び荷重反力の影響を外層部材１５，１５が殆ど受けることがない。
【００７２】
この実施の形態のＬ字状リブ部材２１は、断面略Ｌ字状であるので、単板状のリブに比して、前記板状のプレート本体１８ａと共に、断面略コ字状又は略Ｊ字状の閉断面を有する中空柱状となって、上，下方向に一列に連設されて、あたかも貫通配置される通し柱材のような構成となり、トンネル進行方向への耐荷重性能を格段に向上させることができる。
【００７３】
しかも、このＬ字状リブ部材２１は、耐荷重性能を向上させつつ、内側面側端面の内径方向への突設量を減少させて、他のセグメント等の内側面位置と略面一とするように構成できるので、この点においても、立坑構築時に使用する掘削用のバケット等が、内側面に干渉する虞を減少させることができる。
【００７４】
更に、この実施の形態では、図２に示すように、前記左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃが、板状部分を２枚重合させて、上下方向で隣接配置される他の補強プレート部材１８，１８の左，右連結フランジ部１８ｃ，１８ｃと前記立坑１１の進行方向である鉛直方向に沿って、一列となるように連結される。
【００７５】
この一列となる部分が、開口予定部１４の左右方向略中央部で、最も押圧力の耐荷重が必要な開口径の大きな部分を縦に縦断して構成されているので、効率よく荷重が負担されて、更に、開口予定部１４に設けられた外層部材１５を圧壊させる虞を減少させることができる。
【００７６】
このため、前記外層部材１５には、従来のような圧壊を発生させるような大きさの荷重が加わることが無いので、比較的安価な樹脂複合材を使用することが出来、製造コストの上昇を抑制出来る。
【００７７】
前記開口予定部１４が、目標深さに到達するまで、前記セグメント１２の外層部材１５が、これらの金属製補強部材１６と共に、隣接配置される他のセグメントと連設しながら圧入埋設された後、前記外層部材１５の内側面から、前記金属製補強部材１６の補強プレート部材１８，１８が取り外される。
【００７８】
この際、前記各ボルト部材２５，２５及びナット部材２６，２６間の螺合が各々解除されると共に、補強リングフランジ２０ａ…に与えられた一定の挿抜角度αによって、前記二分割された前記補強プレート部材１８，１８が、図３中白抜き矢印に示すように、前記外層部材１５から略平行に抜き出すことができる。
【００７９】
このように、前記補強リングフランジ２０ａ…に、一定の挿抜角度αが与えられているので、個別に前記補強プレート部材１８を取り外して抜き出す事も容易に行えると共に、二分割によって、小片化された前記補強プレート部材１８…は、重量及び長手方向寸法が分割されていないものに比して、約１／２であるので、各セグメント１２等によって構成された立坑１１の内側面に干渉して損傷を与える虞が減少して、容易に構築された立坑１１から外部への除去が出来、取扱作業性が良好である。
【００８０】
次に、この外層部材１５のみとなった開口予定部１４から、他の進行方向へ分岐された図１に示すような支管１３の切削が開始される。
【００８１】
この際、前記金属製補強部材１６が、前記立坑１１から再発進により、構築される支管１３の開口部２４と略一致する略円形形状を呈する除去部１９と、この開口部２４周縁を補強する補強リング部材２０，２０とに分割されているので、前記除去部１９の補強プレート部材１８，１８のみを外して、取り除くことにより、前記支管１３の開口部２４と略同一形状の掘削可能な樹脂複合材からなる外層部材１５，１５のみを、立坑１１の内部空間に露呈させることが出来る。
【００８２】
このため、開口部２４周縁を別途補強したり、或いは、外層部材１５の厚みを予め厚めに設定する必要が無くなり、更に、製造コストの増大を抑制出来る。
【００８３】
しかも、この補強リング部材２０，２０の補強リングフランジ２０ａをガイドとして用いれば、確実に、シールドマシンをトンネル構造体の進行方向と異なる支管１３方向へ再発進させることができる。
【００８４】
上述してきたように、この実施の形態シールド用セグメント構造を用いたトンネル構造体構築方法では、前記セグメント１２の外層部材の内側面に、金属製補強部材が装着されているので、前記トンネル構造体の進行方向へ押圧力が与えられても、この押圧力や掘進反力で、前記外層部材１５を圧壊させる虞がない。
【００８５】
このため、例えば、耐荷重性能が良好な高価な高強度のＦＲＰ素材を用いる必要が無く、安価に製造出来、しかも、前記金属製補強部材１６は、容易に取り外して除去できるので、取扱作業性も良好で、他の方向への掘削を容易に開始出来る。
【００８６】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００８７】
即ち、前記実施の形態のシールド用セグメントでは、周方向に複数の円弧版状のシールド用セグメント１２，１２を、他のセグメント１２と環状を呈するように連結したものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、例えば、平板形状、矩形版状、多角形版状のセグメント等、側面の円弧が、一定角度で屈曲されて形成されるセグメントで、立坑若しくはトンネル等の構造体の断面形状を断面矩形状等の多角形形状、楕円形形状若しくは長円形形状に構築するものであるならば、どのようなセグメントの形状であってもよい。
【００８８】
更に、図１に示すように、模式的に図中最も上部のシールド用セグメント１２として、外層部材１５の内側面に、着脱可能な金属製補強部材１６，１６を設けたものを図示しているが、特にこれに限らず、前記開口予定部１４以外は、従来から、通常用いられているコンクリート製のシールド用セグメントであってもよい。
【００８９】
また、この実施の形態では、先に立坑１１を圧入工法によって構築するものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、横坑等を先にシールド工法によって構築するものに、前記シールド用セグメント１２を用いても、トンネル進行方向に所定の荷重が加わる工法であれば良い。
【００９０】
この際、前記開口予定部１４に用いられる金属製補強部材１６のように、補強プレート部材１８と、補強リング部材２０とによって構成されているものに限らず、外層部材１５の内側面略全長を２枚以上の複数枚の金属製補強プレート部材１８…で分割して構成する等、前記外層部材１５の内側面に沿って着脱可能に装着されて、トンネル構造体の進行方向への荷重を負担する金属製補強部材であれば、どのような形状、数量及び材質であってもよい。
【００９１】
また、この実施の形態では、圧入されることにより構築された立坑１１から、更に、立坑１１の進行方向と約９０度異なる水平方向へ向けて、支管１３が分岐されて延設されるように構成されているが、特にこれに限らず、例えば、約４５度或いは約６０度等、どのような角度で分岐される分岐トンネル構造体であってもよく、延設方向も水平に限らず、一定角度で傾斜していたり、湾曲していてもよく、形状、分岐数量、及び分岐トンネル構造体の材質が特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】この発明の最良の実施の形態のシールド用セグメント構造及び該シールド用セグメント構造を用いたトンネル構造体構築方法で、全体の構成を模式的に示す一部透過斜視図である。
【図２】実施の形態のシールド用セグメントを用いたトンネル構造体で、図１中Ａ−Ａ線に沿った位置に相当する部分での立坑を内側面側から見た断面図である。
【図３】実施の形態のシールド用セグメントを用いたトンネル構造体で、図２中Ｂ−Ｂ線に沿った位置での補強プレート部材の着脱を説明する断面図である。
【図４】実施の形態のシールド用セグメントを用いたトンネル構造体で、図１中Ｃ矢視方向での開口予定部の構成を説明する一部透過正面図である。
【図５】実施の形態のシールド用セグメントで、金属製補強部材の補強プレート部材と、補強リング部材との連結構造を説明する拡大正面図である。
【図６】従来例のシールド用セグメントを用いたトンネル構造体の平面図である。
【図７】従来例のシールド用セグメントを用いたトンネル構造体を説明し、図６中Ｅ−Ｅ線に沿った位置での断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１１ 立坑（トンネル構造体）
１２ セグメント（シールド用セグメント）
１３ 支管（分岐トンネル構造体）
１４ 開口予定部
１５ 外層部材
１６ 金属製補強部材
１８，１８ 補強プレート部材
１９ 除去部
２０，２０ 補強リング部材（補強リング部）
２１ Ｌ字状リブ部材
２４ 開口部１３ 地面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に構築される隔壁の一部を構成するセグメントにおいて、
前記セグメントは、板状に形成されて、単独では、切削可能な樹脂複合材からなる外層部材と、該外層部材の内側面に沿って着脱可能に装着されて、トンネル構造体の進行方向への荷重を負担する金属製補強部材とを有することを特長とするセグメント。
【請求項２】
前記金属製補強部材は、前記外層部材の延設方向に沿って複数枚に分割されて、連設されることにより、該外層部材の内壁面に装着される補強プレート部材からなることを特長とする請求項１記載のセグメント。
【請求項３】
前記金属製補強部材には、周縁部に一体に形成されて内側に突設される周縁フランジ部と略同一高さで内向きに突設されて、延設方向を前記トンネル構造体の進行方向に一致させた複数のＬ字状補強リブ部が、周方向に所定間隔を置いて設けられると共に、並設される他のセグメントの該Ｌ字状補強リブ部と、前記トンネル構造体の進行方向で、一列となるように、前記外層部材に装着されることを特長とする請求項１又は２記載のセグメント。
【請求項４】
前記金属製補強部材は、前記トンネル構造体から構築される分岐トンネル構造体の開口部と略一致する形状を呈する除去部と、該開口部周縁を補強する補強リング部とに分割されて設けられていることを特長とする請求項１乃至３のうち、何れか一項記載のセグメント。
【請求項５】
トンネル構造体の一部として、他の円弧版状のセグメントと順次接合されてトンネル壁面を構築するセグメントを用いたトンネル構造体構築方法において、前記セグメントには、前記外層部材の内側面に、前記金属製補強部材を予め装着して、前記トンネル構造体の進行方向へ押圧力を与えて、該外層部材を該金属製補強部材と共に、隣接配置される他のセグメントと連設しながら圧入埋設した後、前記外層部材の内側面から、前記金属製補強部材を取り外し、該外層部材のみとなった部分から他の進行方向へ、分岐されるトンネル構造体の切削を開始することを特長とする請求項１乃至４のうち、何れか一項記載のセグメントを用いたトンネル構造体構築方法。
【請求項１】
地中に構築される隔壁の一部を構成するセグメントにおいて、
前記セグメントは、板状に形成されて、単独では、切削可能な樹脂複合材からなる外層部材と、該外層部材の内側面に沿って着脱可能に装着されて、トンネル構造体の進行方向への荷重を負担する金属製補強部材とを有することを特長とするセグメント。
【請求項２】
前記金属製補強部材は、前記外層部材の延設方向に沿って複数枚に分割されて、連設されることにより、該外層部材の内壁面に装着される補強プレート部材からなることを特長とする請求項１記載のセグメント。
【請求項３】
前記金属製補強部材には、周縁部に一体に形成されて内側に突設される周縁フランジ部と略同一高さで内向きに突設されて、延設方向を前記トンネル構造体の進行方向に一致させた複数のＬ字状補強リブ部が、周方向に所定間隔を置いて設けられると共に、並設される他のセグメントの該Ｌ字状補強リブ部と、前記トンネル構造体の進行方向で、一列となるように、前記外層部材に装着されることを特長とする請求項１又は２記載のセグメント。
【請求項４】
前記金属製補強部材は、前記トンネル構造体から構築される分岐トンネル構造体の開口部と略一致する形状を呈する除去部と、該開口部周縁を補強する補強リング部とに分割されて設けられていることを特長とする請求項１乃至３のうち、何れか一項記載のセグメント。
【請求項５】
トンネル構造体の一部として、他の円弧版状のセグメントと順次接合されてトンネル壁面を構築するセグメントを用いたトンネル構造体構築方法において、前記セグメントには、前記外層部材の内側面に、前記金属製補強部材を予め装着して、前記トンネル構造体の進行方向へ押圧力を与えて、該外層部材を該金属製補強部材と共に、隣接配置される他のセグメントと連設しながら圧入埋設した後、前記外層部材の内側面から、前記金属製補強部材を取り外し、該外層部材のみとなった部分から他の進行方向へ、分岐されるトンネル構造体の切削を開始することを特長とする請求項１乃至４のうち、何れか一項記載のセグメントを用いたトンネル構造体構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２２５９２９（Ｐ２００６−２２５９２９Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３９６０６（Ｐ２００５−３９６０６）
【出願日】平成１７年２月１６日（２００５．２．１６）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１６日（２００５．２．１６）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【Ｆターム（参考）】
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