トンネル用セグメント
【課題】セグメント本体の断面性能が損なわれずに止水溝が形成されており、かつ、形状の精度がよく、さらに製作コストが安く、加えて荷重負担能力の高いトンネル用セグメントを提供する。
【解決手段】トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面１２Ｅおよびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面１２Ｅおよび周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメント１０であって、前記軸方向接合面１２Ｅに、複数の周方向止水溝形成板２０、２２が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの周方向に沿う周方向止水溝３０が形成されている。
【解決手段】トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面１２Ｅおよびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面１２Ｅおよび周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメント１０であって、前記軸方向接合面１２Ｅに、複数の周方向止水溝形成板２０、２２が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの周方向に沿う周方向止水溝３０が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法等によりトンネルを構築する際に使用されるトンネル用セグメントに関し、特に、止水性能に優れた止水溝が安価に形成されたトンネル用セグメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法は軟弱地盤であっても掘り進むことができる工法であり、日本では都市部のトンネルの多くがこのシ−ルド工法で造られている。日本の都市部の多くが、地盤が軟弱で地下水位が高い沖積平野に立地しているためである。
【０００３】
シールド工法による工事では、図２２（特許文献１において従来技術として記載されている図１１）に示す、円筒状に組み立てられたセグメント２０２（トンネル覆工２００）を反力に取って、推進用ジャッキでシールド掘進機を前面の地盤に押しつけながら掘り進み、シールド掘進機が前進した後に、セグメント２０２の軸方向継手壁２０４どうし、周方向継手壁２０６どうしをボルト・ナットで組み立ててトンネル覆工２００として延長していき、セグメント２０２の幅（例えば２ｍ）づつトンネルを掘り進める。組み立てられたセグメント２０２はトンネル断面を確保するトンネル覆工２００となるため、土圧と水圧に耐えられることが必要である。したがって、セグメント２０２には、大きな土圧と水圧に耐えられる強度、正確に組み立てることができる寸法精度、組み立て後の継手部の止水性が要求される。なお、図２２に示すセグメント２０２は鋼製であるが、鉄筋コンクリート製セグメントや、鋼板とコンクリートを一体化させた合成セグメントについても要求される性能は同様である。
【０００４】
組み立て後の継手部の止水性を確保するための従来技術としては、鋼製セグメントの場合、図２３、図２４（特許文献１において従来技術として記載されている図１２、図１３）に示すように、セグメント２０２の軸方向継手壁２０４の接合面および周方向継手壁２０６の接合面において、それぞれ軸方向継手壁および周方向継手壁の長手方向全体にわたって、幅１０〜３０ｍｍ程度、深さ２〜３ｍｍ程度の止水溝２０８を形成しておき、この止水溝２０８に止水体２１０を嵌合した上で、軸方向継手壁２０４どうし、周方向継手壁２０６どうしをボルト・ナット２１２で締め付けることにより、水の侵入を防ぐ方法が一般的にとられている。
【０００５】
接合面に止水溝２０８が形成された軸方向継手壁２０４は、予め所定の大きさの溝の付いた平鋼板をロールベンダー等により所定の曲率に曲げ加工することにより、作製されている。接合面に止水溝２０８が形成された周方向継手壁２０６には、溝の付いた平鋼板が用いられている。
【０００６】
接合面に止水溝２０８が形成された軸方向継手壁２０４の作製において、予め所定の大きさの溝の付いた、厚さの厚い平鋼板を曲げ加工する場合、通常のロールベンダーが使用できない等の設備上の問題や、曲げ加工時に鋼板が局部座屈を起こす等の加工上の問題がある。このため、通常の平鋼板をガス切断等による切り板加工によって所定形状に製作した後、グラインダー等による切削加工によって接合面に溝を形成することもある。
【０００７】
実際、厚さがある程度以上厚くなると、溝の付いた平鋼板の曲げ加工は、設備上や加工上の問題により不可能となる場合が多く、このためグラインダー等による切削加工によって溝を形成することが少なくない。しかしながら、この切削加工は一般に作業工数が多くかかり、セグメントの製作コストの上昇を招きやすい。また、作業環境の面でも切削の際に生じる粉塵や振動等、人体に与える影響等を考慮すると、量産には不向きである。
【０００８】
さらに、継手接触面鋼板（軸方向継手壁２０４、周方向継手壁２０６）を強度部材とする場合には、切削による断面欠損が問題となることも考えられる。また、止水溝２０８をプレス加工によって形成することも考えられるが、この場合、大規模なプレス機が必要となる問題のほか、溝形成時に鋼板が絞られるため、ひび割れの発生や、事前に切り板加工した継手接触面鋼板（軸方向継手壁２０４、周方向継手壁２０６）に変形が生じて寸法誤差等の問題が生じることが懸念される。
【０００９】
これらの問題点の解決を目指した技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術は、図２５（軸方向継手壁の斜視図）、図２６（図２５のＡ−Ａ断面図）に示すように、曲げ加工または切断によって所定の形状に加工した複数の鋼板１１ａ、１１ｂを、止水溝として必要な間隔を開けた状態で並列させて配置し、鋼板２２０、２２２間に裏から当て板２２４を添接し、溶接２２８等により接合して止水溝２２６を形成する技術である。図２５、図２６は軸方向継手壁に止水溝を形成した場合である。周方向継手壁に止水溝を形成する場合は、鋼板２２０、２２２は平鋼板となる。
【００１０】
当て板２２４の接合後、並列する複数の鋼板２２０、２２２は継手接触面を構成し、並列する複数の鋼板２２０、２２２の間に、当て板２２４を底部とする止水溝２２６が形成される。このため、セグメントの厚さが厚い場合でも、継手接触面の止水溝を、従来の設備で安価に形成することができる。また、並列する複数の鋼板２２０、２２２の間隔や板厚を変えることにより、溝の幅や深さを変えることができ、種々の溝形状に容易に対応することができる。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−２８０２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の技術には以下の課題がある。
【００１３】
（１）止水溝を、軸方向継手壁の欠損により形成させる構造であるため、断面性能が止水溝を設けることにより低下する。たとえ、当て板を補強材として加味したとしても、荷重を負担する桁となる軸方向継手壁が偏心構造となるため、変形しやすい。
【００１４】
（２）比較的厚い板で構成される軸方向継手壁の材片数が増加し、溶接長も長くなるため、加工費が嵩む。
【００１５】
（３）桁を構成する軸方向継手壁を溶接により形成するため、入熱により、残留応力が大きくなる。また、溶接変形に対する精度確保が困難である。
【００１６】
（４）所定の形状に加工された複数の鋼板１１ａ、１１ｂと当て板１２で止水溝が形成されているが、止水溝の一般的な高さから見て、鋼板１１ａ、１１ｂの厚さは薄く、２〜３ｍｍ程度と考えられる。この程度の厚さでは、長年に渡る地山からのずれ応力などに対応できず、トンネル覆工にゆがみ等が生じると考えられ、止水性能も悪化すると考えられる。
【００１７】
（５）複数の鋼板１１ａ、１１ｂと当て板１２が必要となるため、軸方向継手壁は、円弧状の部材片の数が多くなり、加工費が増す。また、個々の部材の円弧切片長が長く、曲線加工が行える大きな設備が必要となるため、加工費が増す。
【００１８】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するべくなされたもので、セグメント本体の断面性能が損なわれずに止水溝が形成されており、かつ、形状の精度がよく、さらに製作コストが安く、加えて荷重負担能力の高いトンネル用セグメントを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、以下のようにして前記課題を解決したものである。
【００２０】
即ち、本発明に係るトンネル用セグメントの第一の態様は、トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面およびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面および周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメントであって、前記軸方向接合面に、複数の周方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの周方向に沿う周方向止水溝が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係るトンネル用セグメントの第二の態様は、トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面およびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面および周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメントであって、前記周方向接合面に、複数の軸方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの軸方向に沿う軸方向止水溝が形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係るトンネル用セグメントの第三の態様は、トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面およびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面および周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメントであって、前記軸方向接合面に、複数の周方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの周方向に沿う周方向止水溝が形成され、かつ、前記周方向接合面に、複数の軸方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの軸方向に沿う軸方向止水溝が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係るトンネル用セグメントの第一および第三の態様において、１つの前記軸方向接合面ごとに１本の前記周方向止水溝を形成し、前記複数の周方向止水溝形成板のうち、該１本の周方向止水溝よりも外周側の周方向止水溝形成板を、トンネルの周方向に複数枚に分割された外周側周方向分割板からなるようにしてもよい。また、前記複数の周方向止水溝形成板のうち、前記１本の周方向止水溝よりも内周側の周方向止水溝形成板を、トンネルの周方向に複数枚に分割された内周側周方向分割板からなるようにしてもよい。周方向止水溝形成板を分割板とすることにより、加工費を抑えることができ、また、材料の無駄を少なくすることができる。また、トンネルの周方向に隣り合う前記内周側周方向分割板の隣り合う辺どうしを溶接またはコーキングすることも好ましく、このようにすることにより、分割線に沿って漏水がトンネル覆工内に浸入することを防ぐことができる。
【００２４】
前記外周側周方向分割板および内周側周方向分割板を、トンネルの周方向に概ね沿う２辺が平行となっている台形状の平板としてもよい。このようにすることにより、加工費をさらに抑えることができる。ただし、前記周方向止水溝が折れ線状の止水溝となるので、止水材に損傷を与えないように、折れ線状の止水溝の突出する角部は丸めておくことが好ましい。
【００２５】
前記周方向止水溝は、トンネルの半径方向に複数本形成されていてもよく、複数本形成することにより止水性を向上させることができる。また、この場合も、周方向止水溝形成板を、トンネルの周方向に複数枚に分割された周方向分割板からなるようにしてもよい。
【００２６】
前記一対の軸方向接合面のうちの１つの軸方向接合面のみに、前記周方向止水溝を形成してもよく、この場合、コストを安くすることができる。
【００２７】
前記周方向止水溝形成板は、スタッドボルトにより、前記軸方向接合面に取り付けられていることが好ましい。スタッドボルトを用いることにより、セグメントを作製する際の作業性が向上するとともに、得られるトンネル覆工の耐荷重性、耐久性、止水性が向上する。
【００２８】
前記軸方向接合面と前記周方向止水溝形成板との間を接着剤で接着することは止水性を向上させる点で好ましく、また、前記周方向止水溝の内周側の側壁と溝底との取り合い部を溶接またはコーキングすることも止水性を向上させる点で好ましい。また、前記周方向止水溝のその長手方向と直交する断面の形状を、外側ほど幅が広くなる台形とすることも止水性を向上させる点で好ましい。
【００２９】
本発明に係るトンネル用セグメントの第二および第三の態様において、１つの前記周方向接合面ごとに１本の前記軸方向止水溝を形成し、前記複数の軸方向止水溝形成板のうち、該１本の軸方向止水溝よりも外周側の軸方向止水溝形成板を、トンネルの軸方向に複数枚に分割された外周側軸方向分割板からなるようにしてもよい。また、前記複数の軸方向止水溝形成板のうち、前記１本の軸方向止水溝よりも内周側の周方向止水溝形成板を、トンネルの軸方向に複数枚に分割された内周側軸方向分割板からなるようにしてもよい。軸方向止水溝形成板を分割板とすることにより、材料の無駄を少なくすることができる。また、トンネルの軸方向に隣り合う前記内周側軸方向分割板の隣り合う辺どうしを溶接またはコーキングすることも好ましく、このようにすることにより、分割線に沿って漏水がトンネル覆工内に浸入することを防ぐことができる。
【００３０】
前記軸方向止水溝は、トンネルの半径方向に複数本形成されていてもよく、複数本形成することにより止水性を向上させることができる。また、この場合も、軸方向止水溝形成板を、トンネルの軸方向に複数枚に分割された軸方向分割板からなるようにしてもよい。
【００３１】
前記一対の周方向接合面のうちの１つの周方向接合面のみに、前記軸方向止水溝を形成してもよく、この場合、コストを安くすることができる。
【００３２】
前記軸方向止水溝形成板は、スタッドボルトにより、前記周方向接合面に取り付けられていることが好ましい。スタッドボルトを用いることにより、セグメントを作製する際の作業性が向上するとともに、得られるトンネル覆工の耐荷重性、耐久性、止水性が向上する。
【００３３】
また、前記周方向接合面と前記軸方向止水溝形成板との間を接着剤で接着することは止水性を向上させる点で好ましく、また、前記軸方向止水溝の内周側の側壁と溝底との取り合い部を溶接またはコーキングすることも止水性を向上させる点で好ましい。また、前記軸方向止水溝のその長手方向と直交する断面の形状を、外側ほど幅が広くなる台形とすることも止水性を向上させる点で好ましい。
【００３４】
本発明に係るトンネル用セグメントの第一、第二、第三の態様において、前記トンネル用セグメントとして、例えば、トンネルの軸方向に所定の間隔を開けて設けられ、トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向継手壁と、トンネルの周方向に所定の間隔を開けて設けられ、トンネルの周方向と直交する一対の周方向継手壁と、前記一対の軸方向継手壁および前記一対の周方向継手壁それぞれの外周側の辺に４辺を接合された外周板と、を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向継手壁の前記軸方向接合面および前記周方向継手壁の前記周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するものを用いることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、軸方向接合面および／または周方向接合面に、止水溝形成板が取り付けられて止水溝が形成されているので、本体部（例えば、軸方向継手壁および周方向継手壁）の欠損がなく、断面性能が損なわれない。また、止水溝の形成に際し、コストのかかる鋼板切削をする必要がないため、セグメントの製造コストを縮減することができる。また、止水溝の形成に際し、本体部（例えば、軸方向継手壁および周方向継手壁）を溶接する必要がなく、本体部の形状の精度を確保しやすい。また、セグメントをトンネルの軸方向に連結した場合も、周方向に連結した場合も、隣り合うセグメント間の接触を面接触とすることができるので、セグメントを軸方向および周方向に強固に連結させることができる。その結果、荷重負担能力の高い強固なトンネル覆工を得ることができ、トンネルの断面変形を小さくすることができる。
【００３６】
また、止水溝形成板を分割板で構成した場合、大型の加工装置を使用せずに製作することができ、加工費を抑えることができる。小さな平板でも使用することができるようになり、材料の無駄を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の第１実施形態に係るトンネル用セグメントを示す斜視図である。このトンネル用セグメント１０は、一対の軸方向継手壁１２と、一対の周方向継手壁１４と、外周板１６と、内周板１８と、軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅに配置される周方向止水溝形成板２０、２２（図６、図７参照）と、周方向継手壁１４の周方向接合面１４Ｅに配置される軸方向止水溝形成板２４、２６（図８、図９参照）と、を有してなる。セグメント１０の大きさは、例えば、幅が２ｍ程度、長さが４ｍ程度、厚さが０．６ｍ程度である。セグメント１０がトンネルの周方向および軸方向に複数並べられて互いに連結されて、円筒状のトンネル覆工が形成される。この円筒状のトンネル覆工の外径は例えば１３ｍ程度である。トンネル覆工には、一般に上載荷重、水圧、土圧等の外力やトンネル覆工自身の自重が作用する。これらの力は、外周板１６を通じて、軸方向継手壁１２に伝達され、支持される。
【００３９】
軸方向継手壁１２は、セグメント１０同士をトンネルの軸方向（長手方向）に連結する際の継手板の役割を担うとともに、前記荷重を支持し、曲げモーメント、せん断力、および軸力等の力を支持する主部材として、トンネルの断面形状を保持する役割を担っている。軸方向継手壁１２は、図２（平面図）に示すように、円弧状の外周辺１２Ａおよび内周辺１２Ｂと、トンネルの半径方向に向かう直線の辺１２Ｃ、１２Ｄとを有してなる円弧状の平板であり、外面は軸方向接合面１２Ｅとなっており、板厚は例えば９０ｍｍ程度である。外周辺１２Ａの長さは例えば４ｍ程度であり、直線の辺１２Ｃ、１２Ｄの長さは例えば０．６ｍ程度である。複数のセグメント１０が組み立てられて円筒状のトンネル覆工になると、軸方向継手壁１２は円環板状に連結される。
【００４０】
周方向継手壁１４は、セグメント１０同士を周方向に繋ぐ際の継手板の役割を担っており、周方向に軸力を伝える。周方向継手壁１４は、図３（平面図）に示すように、直線の外周辺１４Ａおよび内周辺１４Ｂと、これらの辺と直交してトンネルの半径方向に向かう直線であって軸方向継手壁１２の辺１２Ｃ、１２Ｄと同じ長さである辺１４Ｃ、１４Ｄとを有してなる長方形の平板であり、外面は周方向接合面１４Ｅとなっている。板厚は例えば２５ｍｍ程度である。直線の外周辺１４Ａおよび内周辺１４Ｂの長さは例えば２ｍ程度であり、直線の辺１４Ｃ、１４Ｄの長さは例えば０．６ｍ程度である。
【００４１】
外周板１６は、軸方向継手壁１２に外力を伝えるとともに、土留め、止水の役割を担っている。外周板１６は、所定の厚さ（例えば６ｍｍ程度）を有する板状体を厚さ方向に、軸方向継手壁１２の外周辺に沿うように円弧状に丸めた曲面板であり、図４（平面図）に示すように、軸方向継手壁１２の円弧状の外周辺１２Ａに沿う円弧辺１６Ａ、１６Ｂと、周方向継手壁１４の外周辺１４Ａに沿う直線の辺１６Ｃ、１６Ｄとを有してなる。
【００４２】
内周板１８は、対向する２つの軸方向継手壁１２の内周辺１２Ｂにそれぞれ連結されるとともに、対向する２つの周方向継手壁１４の内周辺１４Ｂにそれぞれ連結されて、セグメント１０の内形を形成し、セグメント１０全体の構造を安定させる役割を有する。内周板１８は、所定の厚さ（例えば６ｍｍ程度）を有する板状体を厚さ方向に、軸方向継手壁１２の内周辺に沿うように円弧状に丸めた曲面板であり、図５（平面図）に示すように、軸方向継手壁１２の円弧状の内周辺１２Ｂに沿う円弧辺１８Ａ、１８Ｂと、周方向継手壁１４の内周辺１４Ｂに沿う直線の辺１８Ｃ、１８Ｄとを有してなる。なお、内周板１８を備えさせなくてもセグメント１０全体の構造が安定しているのであれば、内周板１８は省略してもよい。
【００４３】
以上説明した、軸方向継手壁１２と、周方向継手壁１４と、外周板１６と、内周板１８とが組み合わされて、セグメント１０の骨格が形作られている。外周板１６の４辺１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、一対の軸方向継手壁１２のそれぞれの外周辺１２Ａおよび一対の周方向継手壁１４のそれぞれの外周辺１４Ａに接合され、内周板１６の４辺１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄは、一対の軸方向継手壁１２のそれぞれの内周辺１２Ｂおよび一対の周方向継手壁１４のそれぞれの内周辺１４Ｂに接合されて、セグメント１０が組み立てられている。
【００４４】
軸方向継手壁１２の外面である軸方向接合面１２Ｅには、図６（平面図）および図７（図６のＡ−Ａ断面図）に示すように、円弧状の平板である周方向止水溝形成板２０、２２（板厚は例えば３ｍｍ程度）が所定の隙間を開けてスタッドボルト２８、ナット２８Ａ、ワッシャー２８Ｂにより取り付けられて、円弧状の周方向止水溝３０が形成されている。周方向止水溝形成板２０は周方向止水溝３０よりも外周側に設けられ、周方向止水溝形成板２２は周方向止水溝３０よりも内周側に設けられている。周方向止水溝３０の側壁３０Ａは周方向止水溝形成板２０、２２の側面で形成され、周方向止水溝３０の溝底３０Ｂは軸方向継手壁１２の外面である軸方向接合面１２Ｅにより形成される。周方向止水溝３０の幅は例えば１０ｍｍ程度である。また、周方向止水溝３０の深さは周方向止水溝形成板２０、２２の厚さと同じになるので、例えば周方向止水溝形成板２０、２２に厚さ３ｍｍの板状体を用いた場合、周方向止水溝３０の深さは３ｍｍとなる。なお、周方向止水溝３０の側壁３０Ａおよび溝底３０Ｂは、周方向止水溝３０内に配置される止水材３４に損傷を与えないように、凹凸のない平面としておくことが好ましい。
【００４５】
周方向継手壁１４の外面である周方向接合面１４Ｅには、図８（平面図）および図９（図８のＢ−Ｂ断面図）に示すように、長方形の平板である軸方向止水溝形成板２４、２６（板厚は例えば３ｍｍ程度）が所定の隙間を開けてスタッドボルト２９、ナット２９Ａ、ワッシャー２９Ｂにより取り付けられて、直線状の軸方向止水溝３２が形成されている。軸方向止水溝形成板２４は軸方向止水溝３２よりも外周側に設けられ、軸方向止水溝形成板２６は軸方向止水溝３２よりも内周側に設けられている。周方向継手壁１４は長方形の平板であるので、軸方向止水溝形成板２４、２６にも長方形の平板を用いている。軸方向止水溝３２の側壁３２Ａは軸方向止水溝形成板２４、２６の側面で形成され、軸方向止水溝３２の溝底３２Ｂは周方向継手壁１４の外面である接合面１４Ａにより形成される。軸方向止水溝３２の幅は例えば１０ｍｍ程度である。また、軸方向止水溝３２の深さは軸方向止水溝形成板２４、２６の厚さと同じになるので、例えば軸方向止水溝形成板２４、２６に厚さ３ｍｍのものを用いた場合、軸方向止水溝３２の深さは３ｍｍとなる。なお、軸方向止水溝３２の側壁３２Ａおよび溝底３２Ｂは、軸方向止水溝３２内に配置される止水材３４に損傷を与えないように、凹凸のない平面としておくことが好ましい。
【００４６】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、周方向止水溝形成板２０、２２を軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに取り付け固定する手順を模式的に示す断面図である。周方向止水溝形成板２０、２２の片面にはスタッドボルト２８（径は例えば１３ｍｍ）の一端が埋め込まれており、このスタッドボルト２８の他端を、軸方向継手壁１２に設けられた貫通孔１２Ｂ（径は例えば１５ｍｍ）に挿通して（図１０（Ａ）、（Ｂ））、軸方向継手壁１２の内面１２Ｃ側でナット２８Ａおよびワッシャー２８Ｂにより固定することにより、周方向止水溝形成板２０、２２は軸方向継手壁１２の外面１２Ａに取り付け固定される（図１０（Ｃ））。
【００４７】
周方向止水溝形成板２０、２２の片面に設けたスタッドボルト２８を用いて周方向止水溝形成板２０、２２を取り付け固定する場合、スタッドボルト２８を軸方向継手壁１２に設けられた貫通孔１２Ｂに挿通して、周方向止水溝形成板２０、２２の位置合わせをすることができる。このため、正確な位置合わせを容易にすることができ、周方向止水溝３０を正確に作製することが容易にできる。
【００４８】
また、スタッドボルト２８を用いた場合、ボルト接合を用いた場合と異なり、周方向止水溝形成板２０、２２の外面をフラットな面とすることができる。このため、セグメント１０どうしを接合した際、接合面どうしが面接触するため、セグメント１０どうしの接合が強固になるとともに、施工時の形状管理も容易となり、強固なトンネル覆工が得られやすくなる。また、止水性が向上する。なお、スタッドボルトは所定の耐久性を確実に得ることができ、得られるトンネル覆工の維持管理が容易になる。
【００４９】
なお、周方向止水溝形成板２０、２２の軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅへの取り付け固定は、スタッドボルト２８による固定に限られず、例えば接着剤による取り付け固定、磁石による取り付け固定でもよい。接着剤による取り付け固定の場合、周方向止水溝形成板２０、２２と軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅとの間が接着剤により封止されるので、周方向止水溝形成板２０、２２と軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅとの間を水が漏水するおそれが小さくなる。また、接着剤による取り付け固定は低コストに行うことができ、作業も容易である。ただし、経年劣化の心配のない接着剤を選定する必要がある。
【００５０】
軸方向止水溝形成板２４、２６の周方向継手壁１４の周方向接合面１４Ｅへの取り付け固定も、前述した周方向止水溝形成板２０、２２の軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅへの取り付け固定と同様である。
【００５１】
図１１（Ａ）、（Ｂ）は、周方向止水溝形成板２０、２２が取り付けられて周方向止水溝３０が形成された軸方向継手壁１２どうしを接合している状況を模式的に示す断面図であり、図１１（Ａ）は接合前で、図１１（Ｂ）は接合後である。周方向止水溝３０の中に止水材３４を配置して、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａどうしを向かい合わせて配置し（図１１（Ａ））、軸方向継手壁１２の貫通孔１２Ｆおよび止水溝形成板２２の貫通孔２２Ａにボルト３６を挿通し、軸方向継手壁１２の内面１２Ｇ側でナット３６Ａ、ワッシャー３６Ｂで締め付け固定する（図１１（Ｂ））ことにより、軸方向継手壁１２どうしが接合されるとともに軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅ間の止水がなされる。これにより、セグメント１０は軸方向に連結される。止水材３４には、例えば水膨潤性の止水ゴムを用いることができる。
【００５２】
図１１（Ａ）に示すように、軸方向継手壁１２どうしを接合する前、止水材３４の高さは止水溝３０の深さよりも高くなっており、止水材３４の幅は周方向止水溝３０の幅よりも狭くなっている。軸方向継手壁１２どうしを接合すると、周方向止水溝３０内に配置された止水材３４は互いに圧着され、ポアソン比の分だけ幅方向に広がる。広がった止水材３４は、周方向止水溝３０の側壁３０Ａに達して密着し、周方向止水溝３０の側壁３０Ａおよび溝底３０Ｂと止水材３４との隙間は小さくなる。
【００５３】
外周板１６の隙間から浸入した水分は、向かい合う止水溝形成板２０どうしの隙間や、軸方向継手壁１２の外面１２Ａと止水溝形成板２０との隙間を経由して、周方向止水溝３０に到達する。しかし、周方向止水溝３０内には、周方向止水溝３０の側壁３０Ａおよび溝底３０Ｂと密着した止水材３４があるため、水分は止水材３４よりも内周側には浸入することはできず、止水材３４によって止水される。止水材３４に例えば水膨潤性の止水ゴムを用いた場合、止水材３４は到達した水分により膨張し、止水材３４は周方向止水溝３０の側壁３０Ａおよび溝底３０Ｂとさらに密着する。
【００５４】
軸方向止水溝形成板２４、２６が取り付けられて軸方向止水溝３２が形成された周方向継手壁１４どうしを接合する手順も、前述した、周方向止水溝形成板２０、２２が取り付けられて周方向止水溝３０が形成された軸方向継手壁１２どうしを接合する手順と同様である。周方向継手壁１４どうしが接合されると、周方向継手壁１４の接合面１４Ａ間の止水がなされ、セグメント１０は周方向に連結される。
【００５５】
本実施形態では、主部材である本体の軸方向継手壁１２および周方向継手壁１４を欠損させずに付加的に周方向止水溝形成板２０、２２および軸方向止水溝形成板２４、２６を設置して周方向止水溝３０および軸方向止水溝３２を形成しているので、本体である軸方向継手壁１２および周方向継手壁１４の断面性能を損なわない。また、止水溝３０、３２の形成に際し、コストのかかる鋼板切削をする必要がないため、セグメントの製造コストを縮減することができる。また、軸方向継手壁１２および周方向継手壁１４は１枚板で形成されているため、溶接による変形がなく、形状の精度を確保しやすい。また、主部材である軸方向継手壁１２および周方向継手壁１４についての総溶接長が短く、加工コストを低減させることができる。
【００５６】
また、セグメント１０を軸方向に連結すると、対向する周方向止水溝形成板２０、２２どうし、および、周方向止水溝形成板２０、２２と軸方向継手壁１２の接合面１２Ａとが面接触するので、セグメント１０は軸方向に強固に連結し、セグメント１０を周方向に連結すると、対向する軸方向止水溝形成板２４、２６どうし、および、軸方向止水溝形成板２４、２６と周方向継手壁１４の接合面１４Ａとが面接触するので、セグメント１０は周方向に強固に連結する。その結果、荷重負担能力の高い強固なトンネル覆工が得られ、トンネルの断面変形が小さくなる。
【００５７】
また、軸方向継手壁に用いる周方向止水溝形成板２０、２２および周方向継手壁用に用いる軸方向止水溝形成板２４、２６の材質は、耐久性および耐火性が所定の性能以上のものであればよく、特に限定されないが、本体である軸方向継手壁１２および周方向継手壁１４と同じ材質の鋼板を用いた場合、周方向止水溝形成板２０、２２および軸方向止水溝形成板２４、２６の耐久性および耐火性は本体と同等の性能を確実に確保でき、止水溝３０および止水溝３２の周辺部がトンネル覆工全体の耐久性および耐火性を低減させることはなくなる。
【００５８】
また、周方向止水溝形成板２０、２２および軸方向止水溝形成板２４、２６は、外力および自重を支持する部材ではないため、材質と板厚が同じ板であればよいので、周方向止水溝形成板２０、２２および軸方向止水溝形成板２４、２６として鋼板を用いる場合であっても同じロール材を用いる必要はなく、調達しやすく、材料費が安価になる。
【００５９】
次に、本発明の第２実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１２（Ａ）（第２実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図）に示すように、第２実施形態のトンネル用セグメント３８において、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに取り付けられる、周方向止水溝４８よりも外周側の周方向止水溝形成板２０は、複数枚に分割されて、外周側周方向分割板４０となっており、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上にパッチワーク式に取り付けられて円弧状の周方向止水溝４８が形成されている。符号４２は、周方向止水溝４８よりも内周側の周方向止水溝形成板を示し、符号４０Ａは、隣り合う外周側周方向分割板４０の分割線を示す。また、図１２（Ｂ）（第２実施形態のトンネル用セグメントの周方向継手壁を接合面側から見た平面図）に示すように、第２実施形態のトンネル用セグメント２０において、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに取り付けられる、軸方向止水溝５０よりも外周側の軸方向止水溝形成板２４は、複数枚に分割されて、外周側軸方向分割板４４となっており、周方向継手壁１４の接合面１４Ａにパッチワーク式に取り付けられて直線状の軸方向止水溝５０が形成されている。符号４６は、軸方向止水溝５０よりも内周側の止水溝形成板を示し、符号４４Ａは、隣り合う外周側軸方向分割板４４の分割線を示す。
【００６０】
本実施形態では、止水溝４８、５０よりも外周側の止水溝形成板２０、２４が分割されて、外周側周方向分割板４０および外周側軸方向分割板４４となっているため、分割線４０Ａ、４４Ａに沿って漏水が流れやすくなる。しかし、分割線４０Ａ、４４Ａは、止水溝４８、５０よりも外周側であり、分割線４０Ａ、４４Ａに沿って漏水が流れても、止水溝４８、５０の位置の止水材３４によって漏水がせき止められるので、トンネル覆工内側へ漏水が侵入することは起こりにくい。
【００６１】
次に、本発明の第３実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１３（Ａ）（第３実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図）に示すように、第３実施形態のトンネル用セグメント５８において、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上に取り付けられる、周方向止水溝６８よりも外周側の周方向止水溝形成板２０は、第２実施形態と同様に複数枚に分割されて、外周側周方向分割板６０となっているが、第３実施形態のトンネル用セグメント５８では、周方向止水溝６８よりも内周側の周方向止水溝形成板２２も、複数枚に分割されて、内周側周方向分割板６２となっている。そして、分割された外周側周方向分割板６０および内周側周方向分割板６２が軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上にパッチワーク式に取り付けられて、円弧状の周方向止水溝６８が形成されている。符号６０Ａは、隣り合う外周側周方向分割板６０の分割線を示し、符号６２Ａは、隣り合う内周側周方向分割板６２の分割線を示す。また、図１３（Ｂ）（第３実施形態のトンネル用セグメントの周方向継手壁を接合面側から見た平面図）に示すように、第３実施形態のトンネル用セグメント５８において、周方向継手壁１４の接合面１４Ａ上に取り付けられる、軸方向止水溝７０よりも外周側の軸方向止水溝形成板２４は、第２実施形態と同様に複数枚に分割されて、外周側軸方向分割板６４となっているが、第３実施形態のトンネル用セグメント５８では、軸方向止水溝７０よりも内周側の軸方向止水溝形成板２６も、複数枚に分割されて、内周側軸方向分割板６６となっている。そして、分割された外周側軸方向分割板６４および内周側軸方向分割板６６が軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上にパッチワーク式に取り付けられて、直線状の軸方向止水溝７０が形成されている。符号６４Ａは、隣り合う外周側軸方向分割板６４の分割線を示し、符号６６Ａは、隣り合う内周側軸方向分割板６６の分割線を示す。
【００６２】
本実施形態では、止水溝６８、７０よりも内周側の止水溝形成板２２、２６が分割されて、内周側周方向分割板６２および内周側軸方向分割板６６となっているが、止水溝６８、７０の位置の止水材３４によって漏水がせき止められ、止水溝６８、７０の位置よりも内周側へは漏水は侵入しないので、止水溝６８、７０よりも内周側の止水溝形成板２２、２６を複数枚に分割して、内周側周方向分割板６２および内周側軸方向分割板６６としても問題はない。しかし、軸方向継手壁１２や周方向継手壁１４の表面状態の不良、止水材３４の欠損、取り付け不良等により、止水溝６８、７０の位置よりも内周側に漏水が侵入することも考えられる。この場合、止水溝６８、７０よりも内周側の止水溝形成板２２、２６が複数枚に分割されていると、その分割線６２Ａ、６６Ａに沿って漏水はトンネル覆工内側へ侵入しやすくなる。そこで、本実施形態のように止水溝６８、７０よりも内周側の止水溝形成板２２、２６も複数枚に分割する場合は、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、外周側の分割線６０Ａ、６４Ａと内周側の分割線６２Ａ、６６Ａの位置をずらして配置し、万一、止水溝６８、７０の位置よりも内周側に漏水が侵入した場合でも、外周側の分割線６０Ａ、６４Ａから内周側の分割線６２Ａ、６６Ａへと即座に漏水が浸入しないようにしておくのがよい。
【００６３】
また、外周側の分割線６０Ａ、６４Ａも、内周側の分割線６２Ａ、６６Ａも、極力隙間をなくし、分割線６０Ａ、６２Ａ、６４Ａ、６６Ａに沿っての漏水を極力少なくすることが好ましい。さらに、外周側の分割線６０Ａ、６４Ａ、内周側の分割線６２Ａ、６６Ａのどちらも、水みちを埋設・遮断して漏水を極力少なくする点で、溶接またはコーキングをしておくことが好ましく、特に内周側の分割線６２Ａ、６６Ａは溶接またはコーキングをしておくことが好ましい。分割板６０、６２、６４、６６の厚さは形成する止水溝６８、７０の深さと同じであり、例えば３ｍｍ程度と薄く、また、溶接長も短いので、分割板どうしの溶接は容易であり、溶接コストは安い。なお、コーキングを行う場合、経年劣化の心配のないコーキング材を選定する必要がある。
【００６４】
以上説明したように、第２実施形態に係るトンネル用セグメント３８では、止水溝４８、５０よりも外周側の止水溝形成板２０、２４が分割され、第３実施形態に係るトンネル用セグメント５８では、止水溝６８、７０よりも外周側の止水溝形成板２０、２４に加えて、止水溝６８、７０よりも内周側の止水溝形成板２２、２６も分割されている。
【００６５】
軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上に取り付けられる、第２実施形態に係るトンネル用セグメント３８の外周側周方向分割板４０、および第３実施形態に係るトンネル用セグメント５８の外周側周方向分割板６０、内周側周方向分割板６２は、円弧状の平板であるが、分割されて円弧長が短くなっており、大型の加工装置を使用せずに製作することができ、加工費を抑えることができる。また、精密加工がしやすくなる。
【００６６】
周方向継手壁１４の接合面１４Ａ上に取り付けられる、第２実施形態に係るトンネル用セグメント３８の外周側軸方向分割板４４、および第３実施形態に係るトンネル用セグメント５８の外周側軸方向分割板６４、内周側軸方向分割板６６は長方形の平板であり、円弧状の平板である外周側周方向分割板４０、外周側周方向分割板６０、内周側周方向分割板６２の場合ほど、分割による加工上のメリットは小さいが、分割することにより小さな平板でも使用することができるようになり、材料の無駄を減らすことができるという点でメリットがある。
【００６７】
次に、本発明の第４実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１４（第４実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図）に示すように、第４実施形態のトンネル用セグメント７８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上に取り付けられる外周側周方向分割板８０および内周側周方向分割板８２が、外周側の辺が内周側の辺より長く、かつ、それらの辺が平行な台形状の平板で構成されている。この場合、形成される止水溝８４は、図１４に示すように折れ線状になる。外周側周方向分割板８０および内周側周方向分割板８２を台形状の平板とすることにより、第２実施形態、第３実施形態よりも加工費をさらに抑えることができる。
【００６８】
次に、本発明の第５実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。第５実施形態のトンネル用セグメントでは、第４実施形態のトンネル用セグメントにおける折れ線状の止水溝８４の突出する角部が丸められて円弧部となっている。止水溝８４の突出する角部を丸めて円弧部としたことにより、止水溝８４内に止水材３４を設置しやすくなるとともに、セグメントが外力により変形した場合でも、止水溝８４内に設置された止水材３４に局部的に大きな応力が加わることが防止され、止水材３４が損傷することが防止される。
【００６９】
次に、本発明の第６実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１５（第６実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図）に示すように、第６実施形態に係るトンネル用セグメント８８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに取り付けられる周方向止水溝形成板は、符号９０、９２、９４により示す３つであり、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに設けられる周方向止水溝は、セグメントの厚さ方向（トンネルの半径方向）に２段に形成されており、符号９６、９８により示す２つである。図１６（Ａ）、（Ｂ）は、周方向止水溝９６、９８内に止水材３４を設置して、第６実施形態に係るトンネル用セグメント８８の軸方向継手壁１２どうしを接合している状況を模式的に示す断面図であり、図１６（Ａ）は接合前で、図１６（Ｂ）は接合後である。なお、図１６（Ａ）、（Ｂ）では、図示の都合上、軸方向継手壁１２どうしを接合するためのボルト、ナット、ワッシャー、および該ボルトが貫通する貫通孔は描いていない。また、図示は省略するが、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに取り付けられる軸方向止水溝形成板も３つであり、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに設けられる軸方向止水溝も２つである。本実施形態のように周方向止水溝および軸方向止水溝を複数設けることにより、漏水を止水する箇所が複数となるため、セグメントを組み立てて得られるトンネル覆工全体の止水性が高まるとともに、トンネル覆工全体の止水性が安定する。
【００７０】
次に、本発明の第７実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１７（Ａ）、（Ｂ）は、止水溝１１４内に止水材３４を設置して、第７実施形態に係るトンネル用セグメント１０８の軸方向継手壁１２どうしを接合している状況を模式的に示す断面図であり、図１７（Ａ）は接合前で、図１７（Ｂ）は接合後である。図１７（Ａ）に示すように、第７実施形態に係るトンネル用セグメント１０８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに止水溝形成板１１０、１１２によって設けられる止水溝１１４が、接合時に対向する接合面１２Ａのうちの片方にだけ設けられている。なお、図１７（Ａ）、（Ｂ）では、図示の都合上、軸方向継手壁１２どうしを接合するためのボルト、ナット、ワッシャー、および該ボルトが貫通する貫通孔は描いていない。また、図示は省略するが、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに設けられる止水溝も、接合時に対向する接合面１４Ａのうちの片方にだけ設けられている。本実施形態のように、接合時に対向する接合面１２Ａ、１４Ａのうち、それぞれ片方にだけ止水溝を設けることにより、両方に止水溝を設けた場合よりも、コストを低減することができる。
【００７１】
次に、本発明の第８実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１８（第８実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図）に示すように、第８実施形態に係るトンネル用セグメント１１８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに鋼製の周方向止水溝形成板１２０、１２２が取り付けられて設けられている周方向止水溝１２４において、内周側の側壁１２４Ａと溝底１２４Ｂとの取り合い部が溶接されて、溶接部１２６となっている。このため、内周側の周方向止水溝形成板１２２と、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａとの間に漏水が浸入しにくくなっており、止水性が向上している。また、図示は省略するが、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに設けられる軸方向止水溝においても、内周側の側壁と溝底との取り合い部が溶接されており、止水性が向上している。
【００７２】
次に、本発明の第９実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１９（第９実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図）に示すように、第９実施形態に係るトンネル用セグメント１２８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに周方向止水溝形成板１３０、１３２が取り付けられて設けられている周方向止水溝１３４において、内周側の側壁１３４Ａと溝底１３４Ｂとの取り合い部がコーキングされて、コーキング部１３６となっている。このため、内周側の周方向止水溝形成板１３２と軸方向継手壁１２の接合面１２Ａとの間に漏水が浸入しにくくなっており、止水性が向上している。また、図示は省略するが、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに設けられる軸方向止水溝においても、内周側の側壁と溝底との取り合い部がコーキングされており、止水性が向上している。
【００７３】
次に、本発明の第１０実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図２０（第１０実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図）に示すように、第１０実施形態に係るトンネル用セグメント１３８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上に取り付けられる周方向止水溝形成板１４０、１４２の止水溝側の端部が板厚方向に斜めに切断されており、形成される周方向止水溝１４４のその長手方向と直交する断面の形状が、外側ほど幅が広くなる台形となっている。図２１（Ａ）、（Ｂ）は、断面形状が前記台形である周方向止水溝１４４内に止水材３４を設置して、軸方向継手壁１２どうしを接合している状況を模式的に示す断面図であり、図２１（Ａ）は接合前で、図２１（Ｂ）は接合後である。断面形状を前記台形とすることにより、止水材３４どうしの接着面の幅を広く取ることができ、止水性が向上する。また、止水材３４が水を吸収して膨張した際、止水溝１４４内の隙間を少なくして膨張できるので、止水性が向上する。また、図示は省略するが、周方向継手壁１４の接合面１４Ａ上に設ける軸方向止水溝についても、断面形状が、外側にいくほど幅が広くなる台形となっており、止水性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトンネル用セグメントを示す斜視図
【図２】前記トンネル用セグメントの軸方向継手壁を示す平面図
【図３】前記トンネル用セグメントの周方向継手壁を示す平面図
【図４】前記トンネル用セグメントの外周板を示す平面図
【図５】前記トンネル用セグメントの内周板を示す平面図
【図６】前記トンネル用セグメントを軸方向継手壁の接合面側から見た平面図
【図７】図６のＡ−Ａ断面図
【図８】前記トンネル用セグメントを周方向継手壁の接合面側から見た平面図
【図９】図８のＢ−Ｂ断面図
【図１０】前記トンネル用セグメントにおいて、周方向止水溝形成板を軸方向継手壁の接合面に取り付け固定する手順を模式的に示す断面図
【図１１】前記トンネル用セグメントの軸方向継手壁どうしを接合している状況を模式的に示す断面図（（Ａ）は接合前、（Ｂ）は接合後）
【図１２】（Ａ）本発明の第２実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図及び（Ｂ）同じく周方向継手壁を接合面側から見た平面図
【図１３】（Ａ）本発明の第３実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図及び（Ｂ）同じく周方向継手壁を接合面側から見た平面図
【図１４】本発明の第４実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図
【図１５】第６実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図
【図１６】第６実施形態に係るトンネル用セグメントの軸方向継手壁どうしを接合している状況を模式的に示す断面図（（Ａ）は接合前、（Ｂ）は接合後）
【図１７】第７実施形態に係るトンネル用セグメントの軸方向継手壁どうしを接合している状況を模式的に示す断面図（（Ａ）は接合前、（Ｂ）は接合後）
【図１８】第８実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図
【図１９】第９実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図
【図２０】第１０実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図
【図２１】第１０実施形態に係るトンネル用セグメントの軸方向継手壁どうしを接合している状況を模式的に示す断面図（（Ａ）は接合前、（Ｂ）は接合後）
【図２２】円筒状に組み立てられたセグメント（従来例）を示す斜視図
【図２３】図２２のＤ−Ｄ断面図
【図２４】図２２のＥ−Ｅ断面図
【図２５】特許文献１に記載の技術で、軸方向継手壁に止水溝を形成した場合を示す斜視図
【図２６】図２５のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
【００７５】
１０、３８、５８、７８、８８、１０８、１１８、１２８、１３８…トンネル用セグメント
１２…軸方向継手壁
１４…周方向継手壁
１６…外周板
１８…内周板
１２Ａ、１４Ａ…外周辺
１２Ｂ、１４Ｂ…内周辺
１２Ｃ、１２Ｄ、１４Ｃ、１４Ｄ、１６Ｃ、１６Ｄ、１８Ｃ、１８Ｄ…直線の辺
１２Ｅ…軸方向接合面
１２Ｆ…貫通孔
１２Ｇ…内面
１４Ｅ…周方向接合面
１６Ａ、１６Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ…円弧辺
２０、２２、４２、９０、９２、９４、１２０、１２２、１３０、１３２、１４０、１４２…周方向止水溝形成板
２４、２６、４６…軸方向止水溝形成板
２８、２９…スタッドボルト
２８Ａ、２９Ａ…ナット
２８Ｂ、２９Ｂ…ワッシャー
３０、４８、６８、８４、９６、９８、１１４、１２４、１３４、１４４…周方向止水溝
３２、５０、７０…軸方向止水溝
３０Ａ、３２Ａ、１２４Ａ、１３４Ａ…側壁
３０Ｂ、３２Ｂ、１２４Ｂ、１３４Ｂ…溝底
３４…止水材
３６…ボルト
３６Ａ…ナット
３６Ｂ…ワッシャー
４０、６０、８０…外周側周方向分割板
４４、６４…外周側軸方向分割板
６２、８２…内周側周方向分割板
６６…内周側軸方向分割板
４０Ａ、４４Ａ、６０Ａ、６２Ａ、６４Ａ、６６Ａ…分割線
４４Ａ…分割線
４０Ａ、４４Ａ…分割線
１２６…溶接部
１３６…コーキング部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法等によりトンネルを構築する際に使用されるトンネル用セグメントに関し、特に、止水性能に優れた止水溝が安価に形成されたトンネル用セグメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法は軟弱地盤であっても掘り進むことができる工法であり、日本では都市部のトンネルの多くがこのシ−ルド工法で造られている。日本の都市部の多くが、地盤が軟弱で地下水位が高い沖積平野に立地しているためである。
【０００３】
シールド工法による工事では、図２２（特許文献１において従来技術として記載されている図１１）に示す、円筒状に組み立てられたセグメント２０２（トンネル覆工２００）を反力に取って、推進用ジャッキでシールド掘進機を前面の地盤に押しつけながら掘り進み、シールド掘進機が前進した後に、セグメント２０２の軸方向継手壁２０４どうし、周方向継手壁２０６どうしをボルト・ナットで組み立ててトンネル覆工２００として延長していき、セグメント２０２の幅（例えば２ｍ）づつトンネルを掘り進める。組み立てられたセグメント２０２はトンネル断面を確保するトンネル覆工２００となるため、土圧と水圧に耐えられることが必要である。したがって、セグメント２０２には、大きな土圧と水圧に耐えられる強度、正確に組み立てることができる寸法精度、組み立て後の継手部の止水性が要求される。なお、図２２に示すセグメント２０２は鋼製であるが、鉄筋コンクリート製セグメントや、鋼板とコンクリートを一体化させた合成セグメントについても要求される性能は同様である。
【０００４】
組み立て後の継手部の止水性を確保するための従来技術としては、鋼製セグメントの場合、図２３、図２４（特許文献１において従来技術として記載されている図１２、図１３）に示すように、セグメント２０２の軸方向継手壁２０４の接合面および周方向継手壁２０６の接合面において、それぞれ軸方向継手壁および周方向継手壁の長手方向全体にわたって、幅１０〜３０ｍｍ程度、深さ２〜３ｍｍ程度の止水溝２０８を形成しておき、この止水溝２０８に止水体２１０を嵌合した上で、軸方向継手壁２０４どうし、周方向継手壁２０６どうしをボルト・ナット２１２で締め付けることにより、水の侵入を防ぐ方法が一般的にとられている。
【０００５】
接合面に止水溝２０８が形成された軸方向継手壁２０４は、予め所定の大きさの溝の付いた平鋼板をロールベンダー等により所定の曲率に曲げ加工することにより、作製されている。接合面に止水溝２０８が形成された周方向継手壁２０６には、溝の付いた平鋼板が用いられている。
【０００６】
接合面に止水溝２０８が形成された軸方向継手壁２０４の作製において、予め所定の大きさの溝の付いた、厚さの厚い平鋼板を曲げ加工する場合、通常のロールベンダーが使用できない等の設備上の問題や、曲げ加工時に鋼板が局部座屈を起こす等の加工上の問題がある。このため、通常の平鋼板をガス切断等による切り板加工によって所定形状に製作した後、グラインダー等による切削加工によって接合面に溝を形成することもある。
【０００７】
実際、厚さがある程度以上厚くなると、溝の付いた平鋼板の曲げ加工は、設備上や加工上の問題により不可能となる場合が多く、このためグラインダー等による切削加工によって溝を形成することが少なくない。しかしながら、この切削加工は一般に作業工数が多くかかり、セグメントの製作コストの上昇を招きやすい。また、作業環境の面でも切削の際に生じる粉塵や振動等、人体に与える影響等を考慮すると、量産には不向きである。
【０００８】
さらに、継手接触面鋼板（軸方向継手壁２０４、周方向継手壁２０６）を強度部材とする場合には、切削による断面欠損が問題となることも考えられる。また、止水溝２０８をプレス加工によって形成することも考えられるが、この場合、大規模なプレス機が必要となる問題のほか、溝形成時に鋼板が絞られるため、ひび割れの発生や、事前に切り板加工した継手接触面鋼板（軸方向継手壁２０４、周方向継手壁２０６）に変形が生じて寸法誤差等の問題が生じることが懸念される。
【０００９】
これらの問題点の解決を目指した技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術は、図２５（軸方向継手壁の斜視図）、図２６（図２５のＡ−Ａ断面図）に示すように、曲げ加工または切断によって所定の形状に加工した複数の鋼板１１ａ、１１ｂを、止水溝として必要な間隔を開けた状態で並列させて配置し、鋼板２２０、２２２間に裏から当て板２２４を添接し、溶接２２８等により接合して止水溝２２６を形成する技術である。図２５、図２６は軸方向継手壁に止水溝を形成した場合である。周方向継手壁に止水溝を形成する場合は、鋼板２２０、２２２は平鋼板となる。
【００１０】
当て板２２４の接合後、並列する複数の鋼板２２０、２２２は継手接触面を構成し、並列する複数の鋼板２２０、２２２の間に、当て板２２４を底部とする止水溝２２６が形成される。このため、セグメントの厚さが厚い場合でも、継手接触面の止水溝を、従来の設備で安価に形成することができる。また、並列する複数の鋼板２２０、２２２の間隔や板厚を変えることにより、溝の幅や深さを変えることができ、種々の溝形状に容易に対応することができる。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−２８０２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の技術には以下の課題がある。
【００１３】
（１）止水溝を、軸方向継手壁の欠損により形成させる構造であるため、断面性能が止水溝を設けることにより低下する。たとえ、当て板を補強材として加味したとしても、荷重を負担する桁となる軸方向継手壁が偏心構造となるため、変形しやすい。
【００１４】
（２）比較的厚い板で構成される軸方向継手壁の材片数が増加し、溶接長も長くなるため、加工費が嵩む。
【００１５】
（３）桁を構成する軸方向継手壁を溶接により形成するため、入熱により、残留応力が大きくなる。また、溶接変形に対する精度確保が困難である。
【００１６】
（４）所定の形状に加工された複数の鋼板１１ａ、１１ｂと当て板１２で止水溝が形成されているが、止水溝の一般的な高さから見て、鋼板１１ａ、１１ｂの厚さは薄く、２〜３ｍｍ程度と考えられる。この程度の厚さでは、長年に渡る地山からのずれ応力などに対応できず、トンネル覆工にゆがみ等が生じると考えられ、止水性能も悪化すると考えられる。
【００１７】
（５）複数の鋼板１１ａ、１１ｂと当て板１２が必要となるため、軸方向継手壁は、円弧状の部材片の数が多くなり、加工費が増す。また、個々の部材の円弧切片長が長く、曲線加工が行える大きな設備が必要となるため、加工費が増す。
【００１８】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するべくなされたもので、セグメント本体の断面性能が損なわれずに止水溝が形成されており、かつ、形状の精度がよく、さらに製作コストが安く、加えて荷重負担能力の高いトンネル用セグメントを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、以下のようにして前記課題を解決したものである。
【００２０】
即ち、本発明に係るトンネル用セグメントの第一の態様は、トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面およびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面および周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメントであって、前記軸方向接合面に、複数の周方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの周方向に沿う周方向止水溝が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係るトンネル用セグメントの第二の態様は、トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面およびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面および周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメントであって、前記周方向接合面に、複数の軸方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの軸方向に沿う軸方向止水溝が形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係るトンネル用セグメントの第三の態様は、トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面およびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面および周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメントであって、前記軸方向接合面に、複数の周方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの周方向に沿う周方向止水溝が形成され、かつ、前記周方向接合面に、複数の軸方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの軸方向に沿う軸方向止水溝が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係るトンネル用セグメントの第一および第三の態様において、１つの前記軸方向接合面ごとに１本の前記周方向止水溝を形成し、前記複数の周方向止水溝形成板のうち、該１本の周方向止水溝よりも外周側の周方向止水溝形成板を、トンネルの周方向に複数枚に分割された外周側周方向分割板からなるようにしてもよい。また、前記複数の周方向止水溝形成板のうち、前記１本の周方向止水溝よりも内周側の周方向止水溝形成板を、トンネルの周方向に複数枚に分割された内周側周方向分割板からなるようにしてもよい。周方向止水溝形成板を分割板とすることにより、加工費を抑えることができ、また、材料の無駄を少なくすることができる。また、トンネルの周方向に隣り合う前記内周側周方向分割板の隣り合う辺どうしを溶接またはコーキングすることも好ましく、このようにすることにより、分割線に沿って漏水がトンネル覆工内に浸入することを防ぐことができる。
【００２４】
前記外周側周方向分割板および内周側周方向分割板を、トンネルの周方向に概ね沿う２辺が平行となっている台形状の平板としてもよい。このようにすることにより、加工費をさらに抑えることができる。ただし、前記周方向止水溝が折れ線状の止水溝となるので、止水材に損傷を与えないように、折れ線状の止水溝の突出する角部は丸めておくことが好ましい。
【００２５】
前記周方向止水溝は、トンネルの半径方向に複数本形成されていてもよく、複数本形成することにより止水性を向上させることができる。また、この場合も、周方向止水溝形成板を、トンネルの周方向に複数枚に分割された周方向分割板からなるようにしてもよい。
【００２６】
前記一対の軸方向接合面のうちの１つの軸方向接合面のみに、前記周方向止水溝を形成してもよく、この場合、コストを安くすることができる。
【００２７】
前記周方向止水溝形成板は、スタッドボルトにより、前記軸方向接合面に取り付けられていることが好ましい。スタッドボルトを用いることにより、セグメントを作製する際の作業性が向上するとともに、得られるトンネル覆工の耐荷重性、耐久性、止水性が向上する。
【００２８】
前記軸方向接合面と前記周方向止水溝形成板との間を接着剤で接着することは止水性を向上させる点で好ましく、また、前記周方向止水溝の内周側の側壁と溝底との取り合い部を溶接またはコーキングすることも止水性を向上させる点で好ましい。また、前記周方向止水溝のその長手方向と直交する断面の形状を、外側ほど幅が広くなる台形とすることも止水性を向上させる点で好ましい。
【００２９】
本発明に係るトンネル用セグメントの第二および第三の態様において、１つの前記周方向接合面ごとに１本の前記軸方向止水溝を形成し、前記複数の軸方向止水溝形成板のうち、該１本の軸方向止水溝よりも外周側の軸方向止水溝形成板を、トンネルの軸方向に複数枚に分割された外周側軸方向分割板からなるようにしてもよい。また、前記複数の軸方向止水溝形成板のうち、前記１本の軸方向止水溝よりも内周側の周方向止水溝形成板を、トンネルの軸方向に複数枚に分割された内周側軸方向分割板からなるようにしてもよい。軸方向止水溝形成板を分割板とすることにより、材料の無駄を少なくすることができる。また、トンネルの軸方向に隣り合う前記内周側軸方向分割板の隣り合う辺どうしを溶接またはコーキングすることも好ましく、このようにすることにより、分割線に沿って漏水がトンネル覆工内に浸入することを防ぐことができる。
【００３０】
前記軸方向止水溝は、トンネルの半径方向に複数本形成されていてもよく、複数本形成することにより止水性を向上させることができる。また、この場合も、軸方向止水溝形成板を、トンネルの軸方向に複数枚に分割された軸方向分割板からなるようにしてもよい。
【００３１】
前記一対の周方向接合面のうちの１つの周方向接合面のみに、前記軸方向止水溝を形成してもよく、この場合、コストを安くすることができる。
【００３２】
前記軸方向止水溝形成板は、スタッドボルトにより、前記周方向接合面に取り付けられていることが好ましい。スタッドボルトを用いることにより、セグメントを作製する際の作業性が向上するとともに、得られるトンネル覆工の耐荷重性、耐久性、止水性が向上する。
【００３３】
また、前記周方向接合面と前記軸方向止水溝形成板との間を接着剤で接着することは止水性を向上させる点で好ましく、また、前記軸方向止水溝の内周側の側壁と溝底との取り合い部を溶接またはコーキングすることも止水性を向上させる点で好ましい。また、前記軸方向止水溝のその長手方向と直交する断面の形状を、外側ほど幅が広くなる台形とすることも止水性を向上させる点で好ましい。
【００３４】
本発明に係るトンネル用セグメントの第一、第二、第三の態様において、前記トンネル用セグメントとして、例えば、トンネルの軸方向に所定の間隔を開けて設けられ、トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向継手壁と、トンネルの周方向に所定の間隔を開けて設けられ、トンネルの周方向と直交する一対の周方向継手壁と、前記一対の軸方向継手壁および前記一対の周方向継手壁それぞれの外周側の辺に４辺を接合された外周板と、を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向継手壁の前記軸方向接合面および前記周方向継手壁の前記周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するものを用いることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、軸方向接合面および／または周方向接合面に、止水溝形成板が取り付けられて止水溝が形成されているので、本体部（例えば、軸方向継手壁および周方向継手壁）の欠損がなく、断面性能が損なわれない。また、止水溝の形成に際し、コストのかかる鋼板切削をする必要がないため、セグメントの製造コストを縮減することができる。また、止水溝の形成に際し、本体部（例えば、軸方向継手壁および周方向継手壁）を溶接する必要がなく、本体部の形状の精度を確保しやすい。また、セグメントをトンネルの軸方向に連結した場合も、周方向に連結した場合も、隣り合うセグメント間の接触を面接触とすることができるので、セグメントを軸方向および周方向に強固に連結させることができる。その結果、荷重負担能力の高い強固なトンネル覆工を得ることができ、トンネルの断面変形を小さくすることができる。
【００３６】
また、止水溝形成板を分割板で構成した場合、大型の加工装置を使用せずに製作することができ、加工費を抑えることができる。小さな平板でも使用することができるようになり、材料の無駄を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の第１実施形態に係るトンネル用セグメントを示す斜視図である。このトンネル用セグメント１０は、一対の軸方向継手壁１２と、一対の周方向継手壁１４と、外周板１６と、内周板１８と、軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅに配置される周方向止水溝形成板２０、２２（図６、図７参照）と、周方向継手壁１４の周方向接合面１４Ｅに配置される軸方向止水溝形成板２４、２６（図８、図９参照）と、を有してなる。セグメント１０の大きさは、例えば、幅が２ｍ程度、長さが４ｍ程度、厚さが０．６ｍ程度である。セグメント１０がトンネルの周方向および軸方向に複数並べられて互いに連結されて、円筒状のトンネル覆工が形成される。この円筒状のトンネル覆工の外径は例えば１３ｍ程度である。トンネル覆工には、一般に上載荷重、水圧、土圧等の外力やトンネル覆工自身の自重が作用する。これらの力は、外周板１６を通じて、軸方向継手壁１２に伝達され、支持される。
【００３９】
軸方向継手壁１２は、セグメント１０同士をトンネルの軸方向（長手方向）に連結する際の継手板の役割を担うとともに、前記荷重を支持し、曲げモーメント、せん断力、および軸力等の力を支持する主部材として、トンネルの断面形状を保持する役割を担っている。軸方向継手壁１２は、図２（平面図）に示すように、円弧状の外周辺１２Ａおよび内周辺１２Ｂと、トンネルの半径方向に向かう直線の辺１２Ｃ、１２Ｄとを有してなる円弧状の平板であり、外面は軸方向接合面１２Ｅとなっており、板厚は例えば９０ｍｍ程度である。外周辺１２Ａの長さは例えば４ｍ程度であり、直線の辺１２Ｃ、１２Ｄの長さは例えば０．６ｍ程度である。複数のセグメント１０が組み立てられて円筒状のトンネル覆工になると、軸方向継手壁１２は円環板状に連結される。
【００４０】
周方向継手壁１４は、セグメント１０同士を周方向に繋ぐ際の継手板の役割を担っており、周方向に軸力を伝える。周方向継手壁１４は、図３（平面図）に示すように、直線の外周辺１４Ａおよび内周辺１４Ｂと、これらの辺と直交してトンネルの半径方向に向かう直線であって軸方向継手壁１２の辺１２Ｃ、１２Ｄと同じ長さである辺１４Ｃ、１４Ｄとを有してなる長方形の平板であり、外面は周方向接合面１４Ｅとなっている。板厚は例えば２５ｍｍ程度である。直線の外周辺１４Ａおよび内周辺１４Ｂの長さは例えば２ｍ程度であり、直線の辺１４Ｃ、１４Ｄの長さは例えば０．６ｍ程度である。
【００４１】
外周板１６は、軸方向継手壁１２に外力を伝えるとともに、土留め、止水の役割を担っている。外周板１６は、所定の厚さ（例えば６ｍｍ程度）を有する板状体を厚さ方向に、軸方向継手壁１２の外周辺に沿うように円弧状に丸めた曲面板であり、図４（平面図）に示すように、軸方向継手壁１２の円弧状の外周辺１２Ａに沿う円弧辺１６Ａ、１６Ｂと、周方向継手壁１４の外周辺１４Ａに沿う直線の辺１６Ｃ、１６Ｄとを有してなる。
【００４２】
内周板１８は、対向する２つの軸方向継手壁１２の内周辺１２Ｂにそれぞれ連結されるとともに、対向する２つの周方向継手壁１４の内周辺１４Ｂにそれぞれ連結されて、セグメント１０の内形を形成し、セグメント１０全体の構造を安定させる役割を有する。内周板１８は、所定の厚さ（例えば６ｍｍ程度）を有する板状体を厚さ方向に、軸方向継手壁１２の内周辺に沿うように円弧状に丸めた曲面板であり、図５（平面図）に示すように、軸方向継手壁１２の円弧状の内周辺１２Ｂに沿う円弧辺１８Ａ、１８Ｂと、周方向継手壁１４の内周辺１４Ｂに沿う直線の辺１８Ｃ、１８Ｄとを有してなる。なお、内周板１８を備えさせなくてもセグメント１０全体の構造が安定しているのであれば、内周板１８は省略してもよい。
【００４３】
以上説明した、軸方向継手壁１２と、周方向継手壁１４と、外周板１６と、内周板１８とが組み合わされて、セグメント１０の骨格が形作られている。外周板１６の４辺１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、一対の軸方向継手壁１２のそれぞれの外周辺１２Ａおよび一対の周方向継手壁１４のそれぞれの外周辺１４Ａに接合され、内周板１６の４辺１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄは、一対の軸方向継手壁１２のそれぞれの内周辺１２Ｂおよび一対の周方向継手壁１４のそれぞれの内周辺１４Ｂに接合されて、セグメント１０が組み立てられている。
【００４４】
軸方向継手壁１２の外面である軸方向接合面１２Ｅには、図６（平面図）および図７（図６のＡ−Ａ断面図）に示すように、円弧状の平板である周方向止水溝形成板２０、２２（板厚は例えば３ｍｍ程度）が所定の隙間を開けてスタッドボルト２８、ナット２８Ａ、ワッシャー２８Ｂにより取り付けられて、円弧状の周方向止水溝３０が形成されている。周方向止水溝形成板２０は周方向止水溝３０よりも外周側に設けられ、周方向止水溝形成板２２は周方向止水溝３０よりも内周側に設けられている。周方向止水溝３０の側壁３０Ａは周方向止水溝形成板２０、２２の側面で形成され、周方向止水溝３０の溝底３０Ｂは軸方向継手壁１２の外面である軸方向接合面１２Ｅにより形成される。周方向止水溝３０の幅は例えば１０ｍｍ程度である。また、周方向止水溝３０の深さは周方向止水溝形成板２０、２２の厚さと同じになるので、例えば周方向止水溝形成板２０、２２に厚さ３ｍｍの板状体を用いた場合、周方向止水溝３０の深さは３ｍｍとなる。なお、周方向止水溝３０の側壁３０Ａおよび溝底３０Ｂは、周方向止水溝３０内に配置される止水材３４に損傷を与えないように、凹凸のない平面としておくことが好ましい。
【００４５】
周方向継手壁１４の外面である周方向接合面１４Ｅには、図８（平面図）および図９（図８のＢ−Ｂ断面図）に示すように、長方形の平板である軸方向止水溝形成板２４、２６（板厚は例えば３ｍｍ程度）が所定の隙間を開けてスタッドボルト２９、ナット２９Ａ、ワッシャー２９Ｂにより取り付けられて、直線状の軸方向止水溝３２が形成されている。軸方向止水溝形成板２４は軸方向止水溝３２よりも外周側に設けられ、軸方向止水溝形成板２６は軸方向止水溝３２よりも内周側に設けられている。周方向継手壁１４は長方形の平板であるので、軸方向止水溝形成板２４、２６にも長方形の平板を用いている。軸方向止水溝３２の側壁３２Ａは軸方向止水溝形成板２４、２６の側面で形成され、軸方向止水溝３２の溝底３２Ｂは周方向継手壁１４の外面である接合面１４Ａにより形成される。軸方向止水溝３２の幅は例えば１０ｍｍ程度である。また、軸方向止水溝３２の深さは軸方向止水溝形成板２４、２６の厚さと同じになるので、例えば軸方向止水溝形成板２４、２６に厚さ３ｍｍのものを用いた場合、軸方向止水溝３２の深さは３ｍｍとなる。なお、軸方向止水溝３２の側壁３２Ａおよび溝底３２Ｂは、軸方向止水溝３２内に配置される止水材３４に損傷を与えないように、凹凸のない平面としておくことが好ましい。
【００４６】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、周方向止水溝形成板２０、２２を軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに取り付け固定する手順を模式的に示す断面図である。周方向止水溝形成板２０、２２の片面にはスタッドボルト２８（径は例えば１３ｍｍ）の一端が埋め込まれており、このスタッドボルト２８の他端を、軸方向継手壁１２に設けられた貫通孔１２Ｂ（径は例えば１５ｍｍ）に挿通して（図１０（Ａ）、（Ｂ））、軸方向継手壁１２の内面１２Ｃ側でナット２８Ａおよびワッシャー２８Ｂにより固定することにより、周方向止水溝形成板２０、２２は軸方向継手壁１２の外面１２Ａに取り付け固定される（図１０（Ｃ））。
【００４７】
周方向止水溝形成板２０、２２の片面に設けたスタッドボルト２８を用いて周方向止水溝形成板２０、２２を取り付け固定する場合、スタッドボルト２８を軸方向継手壁１２に設けられた貫通孔１２Ｂに挿通して、周方向止水溝形成板２０、２２の位置合わせをすることができる。このため、正確な位置合わせを容易にすることができ、周方向止水溝３０を正確に作製することが容易にできる。
【００４８】
また、スタッドボルト２８を用いた場合、ボルト接合を用いた場合と異なり、周方向止水溝形成板２０、２２の外面をフラットな面とすることができる。このため、セグメント１０どうしを接合した際、接合面どうしが面接触するため、セグメント１０どうしの接合が強固になるとともに、施工時の形状管理も容易となり、強固なトンネル覆工が得られやすくなる。また、止水性が向上する。なお、スタッドボルトは所定の耐久性を確実に得ることができ、得られるトンネル覆工の維持管理が容易になる。
【００４９】
なお、周方向止水溝形成板２０、２２の軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅへの取り付け固定は、スタッドボルト２８による固定に限られず、例えば接着剤による取り付け固定、磁石による取り付け固定でもよい。接着剤による取り付け固定の場合、周方向止水溝形成板２０、２２と軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅとの間が接着剤により封止されるので、周方向止水溝形成板２０、２２と軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅとの間を水が漏水するおそれが小さくなる。また、接着剤による取り付け固定は低コストに行うことができ、作業も容易である。ただし、経年劣化の心配のない接着剤を選定する必要がある。
【００５０】
軸方向止水溝形成板２４、２６の周方向継手壁１４の周方向接合面１４Ｅへの取り付け固定も、前述した周方向止水溝形成板２０、２２の軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅへの取り付け固定と同様である。
【００５１】
図１１（Ａ）、（Ｂ）は、周方向止水溝形成板２０、２２が取り付けられて周方向止水溝３０が形成された軸方向継手壁１２どうしを接合している状況を模式的に示す断面図であり、図１１（Ａ）は接合前で、図１１（Ｂ）は接合後である。周方向止水溝３０の中に止水材３４を配置して、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａどうしを向かい合わせて配置し（図１１（Ａ））、軸方向継手壁１２の貫通孔１２Ｆおよび止水溝形成板２２の貫通孔２２Ａにボルト３６を挿通し、軸方向継手壁１２の内面１２Ｇ側でナット３６Ａ、ワッシャー３６Ｂで締め付け固定する（図１１（Ｂ））ことにより、軸方向継手壁１２どうしが接合されるとともに軸方向継手壁１２の軸方向接合面１２Ｅ間の止水がなされる。これにより、セグメント１０は軸方向に連結される。止水材３４には、例えば水膨潤性の止水ゴムを用いることができる。
【００５２】
図１１（Ａ）に示すように、軸方向継手壁１２どうしを接合する前、止水材３４の高さは止水溝３０の深さよりも高くなっており、止水材３４の幅は周方向止水溝３０の幅よりも狭くなっている。軸方向継手壁１２どうしを接合すると、周方向止水溝３０内に配置された止水材３４は互いに圧着され、ポアソン比の分だけ幅方向に広がる。広がった止水材３４は、周方向止水溝３０の側壁３０Ａに達して密着し、周方向止水溝３０の側壁３０Ａおよび溝底３０Ｂと止水材３４との隙間は小さくなる。
【００５３】
外周板１６の隙間から浸入した水分は、向かい合う止水溝形成板２０どうしの隙間や、軸方向継手壁１２の外面１２Ａと止水溝形成板２０との隙間を経由して、周方向止水溝３０に到達する。しかし、周方向止水溝３０内には、周方向止水溝３０の側壁３０Ａおよび溝底３０Ｂと密着した止水材３４があるため、水分は止水材３４よりも内周側には浸入することはできず、止水材３４によって止水される。止水材３４に例えば水膨潤性の止水ゴムを用いた場合、止水材３４は到達した水分により膨張し、止水材３４は周方向止水溝３０の側壁３０Ａおよび溝底３０Ｂとさらに密着する。
【００５４】
軸方向止水溝形成板２４、２６が取り付けられて軸方向止水溝３２が形成された周方向継手壁１４どうしを接合する手順も、前述した、周方向止水溝形成板２０、２２が取り付けられて周方向止水溝３０が形成された軸方向継手壁１２どうしを接合する手順と同様である。周方向継手壁１４どうしが接合されると、周方向継手壁１４の接合面１４Ａ間の止水がなされ、セグメント１０は周方向に連結される。
【００５５】
本実施形態では、主部材である本体の軸方向継手壁１２および周方向継手壁１４を欠損させずに付加的に周方向止水溝形成板２０、２２および軸方向止水溝形成板２４、２６を設置して周方向止水溝３０および軸方向止水溝３２を形成しているので、本体である軸方向継手壁１２および周方向継手壁１４の断面性能を損なわない。また、止水溝３０、３２の形成に際し、コストのかかる鋼板切削をする必要がないため、セグメントの製造コストを縮減することができる。また、軸方向継手壁１２および周方向継手壁１４は１枚板で形成されているため、溶接による変形がなく、形状の精度を確保しやすい。また、主部材である軸方向継手壁１２および周方向継手壁１４についての総溶接長が短く、加工コストを低減させることができる。
【００５６】
また、セグメント１０を軸方向に連結すると、対向する周方向止水溝形成板２０、２２どうし、および、周方向止水溝形成板２０、２２と軸方向継手壁１２の接合面１２Ａとが面接触するので、セグメント１０は軸方向に強固に連結し、セグメント１０を周方向に連結すると、対向する軸方向止水溝形成板２４、２６どうし、および、軸方向止水溝形成板２４、２６と周方向継手壁１４の接合面１４Ａとが面接触するので、セグメント１０は周方向に強固に連結する。その結果、荷重負担能力の高い強固なトンネル覆工が得られ、トンネルの断面変形が小さくなる。
【００５７】
また、軸方向継手壁に用いる周方向止水溝形成板２０、２２および周方向継手壁用に用いる軸方向止水溝形成板２４、２６の材質は、耐久性および耐火性が所定の性能以上のものであればよく、特に限定されないが、本体である軸方向継手壁１２および周方向継手壁１４と同じ材質の鋼板を用いた場合、周方向止水溝形成板２０、２２および軸方向止水溝形成板２４、２６の耐久性および耐火性は本体と同等の性能を確実に確保でき、止水溝３０および止水溝３２の周辺部がトンネル覆工全体の耐久性および耐火性を低減させることはなくなる。
【００５８】
また、周方向止水溝形成板２０、２２および軸方向止水溝形成板２４、２６は、外力および自重を支持する部材ではないため、材質と板厚が同じ板であればよいので、周方向止水溝形成板２０、２２および軸方向止水溝形成板２４、２６として鋼板を用いる場合であっても同じロール材を用いる必要はなく、調達しやすく、材料費が安価になる。
【００５９】
次に、本発明の第２実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１２（Ａ）（第２実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図）に示すように、第２実施形態のトンネル用セグメント３８において、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに取り付けられる、周方向止水溝４８よりも外周側の周方向止水溝形成板２０は、複数枚に分割されて、外周側周方向分割板４０となっており、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上にパッチワーク式に取り付けられて円弧状の周方向止水溝４８が形成されている。符号４２は、周方向止水溝４８よりも内周側の周方向止水溝形成板を示し、符号４０Ａは、隣り合う外周側周方向分割板４０の分割線を示す。また、図１２（Ｂ）（第２実施形態のトンネル用セグメントの周方向継手壁を接合面側から見た平面図）に示すように、第２実施形態のトンネル用セグメント２０において、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに取り付けられる、軸方向止水溝５０よりも外周側の軸方向止水溝形成板２４は、複数枚に分割されて、外周側軸方向分割板４４となっており、周方向継手壁１４の接合面１４Ａにパッチワーク式に取り付けられて直線状の軸方向止水溝５０が形成されている。符号４６は、軸方向止水溝５０よりも内周側の止水溝形成板を示し、符号４４Ａは、隣り合う外周側軸方向分割板４４の分割線を示す。
【００６０】
本実施形態では、止水溝４８、５０よりも外周側の止水溝形成板２０、２４が分割されて、外周側周方向分割板４０および外周側軸方向分割板４４となっているため、分割線４０Ａ、４４Ａに沿って漏水が流れやすくなる。しかし、分割線４０Ａ、４４Ａは、止水溝４８、５０よりも外周側であり、分割線４０Ａ、４４Ａに沿って漏水が流れても、止水溝４８、５０の位置の止水材３４によって漏水がせき止められるので、トンネル覆工内側へ漏水が侵入することは起こりにくい。
【００６１】
次に、本発明の第３実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１３（Ａ）（第３実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図）に示すように、第３実施形態のトンネル用セグメント５８において、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上に取り付けられる、周方向止水溝６８よりも外周側の周方向止水溝形成板２０は、第２実施形態と同様に複数枚に分割されて、外周側周方向分割板６０となっているが、第３実施形態のトンネル用セグメント５８では、周方向止水溝６８よりも内周側の周方向止水溝形成板２２も、複数枚に分割されて、内周側周方向分割板６２となっている。そして、分割された外周側周方向分割板６０および内周側周方向分割板６２が軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上にパッチワーク式に取り付けられて、円弧状の周方向止水溝６８が形成されている。符号６０Ａは、隣り合う外周側周方向分割板６０の分割線を示し、符号６２Ａは、隣り合う内周側周方向分割板６２の分割線を示す。また、図１３（Ｂ）（第３実施形態のトンネル用セグメントの周方向継手壁を接合面側から見た平面図）に示すように、第３実施形態のトンネル用セグメント５８において、周方向継手壁１４の接合面１４Ａ上に取り付けられる、軸方向止水溝７０よりも外周側の軸方向止水溝形成板２４は、第２実施形態と同様に複数枚に分割されて、外周側軸方向分割板６４となっているが、第３実施形態のトンネル用セグメント５８では、軸方向止水溝７０よりも内周側の軸方向止水溝形成板２６も、複数枚に分割されて、内周側軸方向分割板６６となっている。そして、分割された外周側軸方向分割板６４および内周側軸方向分割板６６が軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上にパッチワーク式に取り付けられて、直線状の軸方向止水溝７０が形成されている。符号６４Ａは、隣り合う外周側軸方向分割板６４の分割線を示し、符号６６Ａは、隣り合う内周側軸方向分割板６６の分割線を示す。
【００６２】
本実施形態では、止水溝６８、７０よりも内周側の止水溝形成板２２、２６が分割されて、内周側周方向分割板６２および内周側軸方向分割板６６となっているが、止水溝６８、７０の位置の止水材３４によって漏水がせき止められ、止水溝６８、７０の位置よりも内周側へは漏水は侵入しないので、止水溝６８、７０よりも内周側の止水溝形成板２２、２６を複数枚に分割して、内周側周方向分割板６２および内周側軸方向分割板６６としても問題はない。しかし、軸方向継手壁１２や周方向継手壁１４の表面状態の不良、止水材３４の欠損、取り付け不良等により、止水溝６８、７０の位置よりも内周側に漏水が侵入することも考えられる。この場合、止水溝６８、７０よりも内周側の止水溝形成板２２、２６が複数枚に分割されていると、その分割線６２Ａ、６６Ａに沿って漏水はトンネル覆工内側へ侵入しやすくなる。そこで、本実施形態のように止水溝６８、７０よりも内周側の止水溝形成板２２、２６も複数枚に分割する場合は、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、外周側の分割線６０Ａ、６４Ａと内周側の分割線６２Ａ、６６Ａの位置をずらして配置し、万一、止水溝６８、７０の位置よりも内周側に漏水が侵入した場合でも、外周側の分割線６０Ａ、６４Ａから内周側の分割線６２Ａ、６６Ａへと即座に漏水が浸入しないようにしておくのがよい。
【００６３】
また、外周側の分割線６０Ａ、６４Ａも、内周側の分割線６２Ａ、６６Ａも、極力隙間をなくし、分割線６０Ａ、６２Ａ、６４Ａ、６６Ａに沿っての漏水を極力少なくすることが好ましい。さらに、外周側の分割線６０Ａ、６４Ａ、内周側の分割線６２Ａ、６６Ａのどちらも、水みちを埋設・遮断して漏水を極力少なくする点で、溶接またはコーキングをしておくことが好ましく、特に内周側の分割線６２Ａ、６６Ａは溶接またはコーキングをしておくことが好ましい。分割板６０、６２、６４、６６の厚さは形成する止水溝６８、７０の深さと同じであり、例えば３ｍｍ程度と薄く、また、溶接長も短いので、分割板どうしの溶接は容易であり、溶接コストは安い。なお、コーキングを行う場合、経年劣化の心配のないコーキング材を選定する必要がある。
【００６４】
以上説明したように、第２実施形態に係るトンネル用セグメント３８では、止水溝４８、５０よりも外周側の止水溝形成板２０、２４が分割され、第３実施形態に係るトンネル用セグメント５８では、止水溝６８、７０よりも外周側の止水溝形成板２０、２４に加えて、止水溝６８、７０よりも内周側の止水溝形成板２２、２６も分割されている。
【００６５】
軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上に取り付けられる、第２実施形態に係るトンネル用セグメント３８の外周側周方向分割板４０、および第３実施形態に係るトンネル用セグメント５８の外周側周方向分割板６０、内周側周方向分割板６２は、円弧状の平板であるが、分割されて円弧長が短くなっており、大型の加工装置を使用せずに製作することができ、加工費を抑えることができる。また、精密加工がしやすくなる。
【００６６】
周方向継手壁１４の接合面１４Ａ上に取り付けられる、第２実施形態に係るトンネル用セグメント３８の外周側軸方向分割板４４、および第３実施形態に係るトンネル用セグメント５８の外周側軸方向分割板６４、内周側軸方向分割板６６は長方形の平板であり、円弧状の平板である外周側周方向分割板４０、外周側周方向分割板６０、内周側周方向分割板６２の場合ほど、分割による加工上のメリットは小さいが、分割することにより小さな平板でも使用することができるようになり、材料の無駄を減らすことができるという点でメリットがある。
【００６７】
次に、本発明の第４実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１４（第４実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図）に示すように、第４実施形態のトンネル用セグメント７８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上に取り付けられる外周側周方向分割板８０および内周側周方向分割板８２が、外周側の辺が内周側の辺より長く、かつ、それらの辺が平行な台形状の平板で構成されている。この場合、形成される止水溝８４は、図１４に示すように折れ線状になる。外周側周方向分割板８０および内周側周方向分割板８２を台形状の平板とすることにより、第２実施形態、第３実施形態よりも加工費をさらに抑えることができる。
【００６８】
次に、本発明の第５実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。第５実施形態のトンネル用セグメントでは、第４実施形態のトンネル用セグメントにおける折れ線状の止水溝８４の突出する角部が丸められて円弧部となっている。止水溝８４の突出する角部を丸めて円弧部としたことにより、止水溝８４内に止水材３４を設置しやすくなるとともに、セグメントが外力により変形した場合でも、止水溝８４内に設置された止水材３４に局部的に大きな応力が加わることが防止され、止水材３４が損傷することが防止される。
【００６９】
次に、本発明の第６実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１５（第６実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図）に示すように、第６実施形態に係るトンネル用セグメント８８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに取り付けられる周方向止水溝形成板は、符号９０、９２、９４により示す３つであり、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに設けられる周方向止水溝は、セグメントの厚さ方向（トンネルの半径方向）に２段に形成されており、符号９６、９８により示す２つである。図１６（Ａ）、（Ｂ）は、周方向止水溝９６、９８内に止水材３４を設置して、第６実施形態に係るトンネル用セグメント８８の軸方向継手壁１２どうしを接合している状況を模式的に示す断面図であり、図１６（Ａ）は接合前で、図１６（Ｂ）は接合後である。なお、図１６（Ａ）、（Ｂ）では、図示の都合上、軸方向継手壁１２どうしを接合するためのボルト、ナット、ワッシャー、および該ボルトが貫通する貫通孔は描いていない。また、図示は省略するが、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに取り付けられる軸方向止水溝形成板も３つであり、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに設けられる軸方向止水溝も２つである。本実施形態のように周方向止水溝および軸方向止水溝を複数設けることにより、漏水を止水する箇所が複数となるため、セグメントを組み立てて得られるトンネル覆工全体の止水性が高まるとともに、トンネル覆工全体の止水性が安定する。
【００７０】
次に、本発明の第７実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１７（Ａ）、（Ｂ）は、止水溝１１４内に止水材３４を設置して、第７実施形態に係るトンネル用セグメント１０８の軸方向継手壁１２どうしを接合している状況を模式的に示す断面図であり、図１７（Ａ）は接合前で、図１７（Ｂ）は接合後である。図１７（Ａ）に示すように、第７実施形態に係るトンネル用セグメント１０８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに止水溝形成板１１０、１１２によって設けられる止水溝１１４が、接合時に対向する接合面１２Ａのうちの片方にだけ設けられている。なお、図１７（Ａ）、（Ｂ）では、図示の都合上、軸方向継手壁１２どうしを接合するためのボルト、ナット、ワッシャー、および該ボルトが貫通する貫通孔は描いていない。また、図示は省略するが、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに設けられる止水溝も、接合時に対向する接合面１４Ａのうちの片方にだけ設けられている。本実施形態のように、接合時に対向する接合面１２Ａ、１４Ａのうち、それぞれ片方にだけ止水溝を設けることにより、両方に止水溝を設けた場合よりも、コストを低減することができる。
【００７１】
次に、本発明の第８実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１８（第８実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図）に示すように、第８実施形態に係るトンネル用セグメント１１８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに鋼製の周方向止水溝形成板１２０、１２２が取り付けられて設けられている周方向止水溝１２４において、内周側の側壁１２４Ａと溝底１２４Ｂとの取り合い部が溶接されて、溶接部１２６となっている。このため、内周側の周方向止水溝形成板１２２と、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａとの間に漏水が浸入しにくくなっており、止水性が向上している。また、図示は省略するが、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに設けられる軸方向止水溝においても、内周側の側壁と溝底との取り合い部が溶接されており、止水性が向上している。
【００７２】
次に、本発明の第９実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図１９（第９実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図）に示すように、第９実施形態に係るトンネル用セグメント１２８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａに周方向止水溝形成板１３０、１３２が取り付けられて設けられている周方向止水溝１３４において、内周側の側壁１３４Ａと溝底１３４Ｂとの取り合い部がコーキングされて、コーキング部１３６となっている。このため、内周側の周方向止水溝形成板１３２と軸方向継手壁１２の接合面１２Ａとの間に漏水が浸入しにくくなっており、止水性が向上している。また、図示は省略するが、周方向継手壁１４の接合面１４Ａに設けられる軸方向止水溝においても、内周側の側壁と溝底との取り合い部がコーキングされており、止水性が向上している。
【００７３】
次に、本発明の第１０実施形態に係るトンネル用セグメントについて説明する。図２０（第１０実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図）に示すように、第１０実施形態に係るトンネル用セグメント１３８では、軸方向継手壁１２の接合面１２Ａ上に取り付けられる周方向止水溝形成板１４０、１４２の止水溝側の端部が板厚方向に斜めに切断されており、形成される周方向止水溝１４４のその長手方向と直交する断面の形状が、外側ほど幅が広くなる台形となっている。図２１（Ａ）、（Ｂ）は、断面形状が前記台形である周方向止水溝１４４内に止水材３４を設置して、軸方向継手壁１２どうしを接合している状況を模式的に示す断面図であり、図２１（Ａ）は接合前で、図２１（Ｂ）は接合後である。断面形状を前記台形とすることにより、止水材３４どうしの接着面の幅を広く取ることができ、止水性が向上する。また、止水材３４が水を吸収して膨張した際、止水溝１４４内の隙間を少なくして膨張できるので、止水性が向上する。また、図示は省略するが、周方向継手壁１４の接合面１４Ａ上に設ける軸方向止水溝についても、断面形状が、外側にいくほど幅が広くなる台形となっており、止水性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトンネル用セグメントを示す斜視図
【図２】前記トンネル用セグメントの軸方向継手壁を示す平面図
【図３】前記トンネル用セグメントの周方向継手壁を示す平面図
【図４】前記トンネル用セグメントの外周板を示す平面図
【図５】前記トンネル用セグメントの内周板を示す平面図
【図６】前記トンネル用セグメントを軸方向継手壁の接合面側から見た平面図
【図７】図６のＡ−Ａ断面図
【図８】前記トンネル用セグメントを周方向継手壁の接合面側から見た平面図
【図９】図８のＢ−Ｂ断面図
【図１０】前記トンネル用セグメントにおいて、周方向止水溝形成板を軸方向継手壁の接合面に取り付け固定する手順を模式的に示す断面図
【図１１】前記トンネル用セグメントの軸方向継手壁どうしを接合している状況を模式的に示す断面図（（Ａ）は接合前、（Ｂ）は接合後）
【図１２】（Ａ）本発明の第２実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図及び（Ｂ）同じく周方向継手壁を接合面側から見た平面図
【図１３】（Ａ）本発明の第３実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図及び（Ｂ）同じく周方向継手壁を接合面側から見た平面図
【図１４】本発明の第４実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁を接合面側から見た平面図
【図１５】第６実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図
【図１６】第６実施形態に係るトンネル用セグメントの軸方向継手壁どうしを接合している状況を模式的に示す断面図（（Ａ）は接合前、（Ｂ）は接合後）
【図１７】第７実施形態に係るトンネル用セグメントの軸方向継手壁どうしを接合している状況を模式的に示す断面図（（Ａ）は接合前、（Ｂ）は接合後）
【図１８】第８実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図
【図１９】第９実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図
【図２０】第１０実施形態のトンネル用セグメントの軸方向継手壁の断面を模式的に示す図
【図２１】第１０実施形態に係るトンネル用セグメントの軸方向継手壁どうしを接合している状況を模式的に示す断面図（（Ａ）は接合前、（Ｂ）は接合後）
【図２２】円筒状に組み立てられたセグメント（従来例）を示す斜視図
【図２３】図２２のＤ−Ｄ断面図
【図２４】図２２のＥ−Ｅ断面図
【図２５】特許文献１に記載の技術で、軸方向継手壁に止水溝を形成した場合を示す斜視図
【図２６】図２５のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
【００７５】
１０、３８、５８、７８、８８、１０８、１１８、１２８、１３８…トンネル用セグメント
１２…軸方向継手壁
１４…周方向継手壁
１６…外周板
１８…内周板
１２Ａ、１４Ａ…外周辺
１２Ｂ、１４Ｂ…内周辺
１２Ｃ、１２Ｄ、１４Ｃ、１４Ｄ、１６Ｃ、１６Ｄ、１８Ｃ、１８Ｄ…直線の辺
１２Ｅ…軸方向接合面
１２Ｆ…貫通孔
１２Ｇ…内面
１４Ｅ…周方向接合面
１６Ａ、１６Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ…円弧辺
２０、２２、４２、９０、９２、９４、１２０、１２２、１３０、１３２、１４０、１４２…周方向止水溝形成板
２４、２６、４６…軸方向止水溝形成板
２８、２９…スタッドボルト
２８Ａ、２９Ａ…ナット
２８Ｂ、２９Ｂ…ワッシャー
３０、４８、６８、８４、９６、９８、１１４、１２４、１３４、１４４…周方向止水溝
３２、５０、７０…軸方向止水溝
３０Ａ、３２Ａ、１２４Ａ、１３４Ａ…側壁
３０Ｂ、３２Ｂ、１２４Ｂ、１３４Ｂ…溝底
３４…止水材
３６…ボルト
３６Ａ…ナット
３６Ｂ…ワッシャー
４０、６０、８０…外周側周方向分割板
４４、６４…外周側軸方向分割板
６２、８２…内周側周方向分割板
６６…内周側軸方向分割板
４０Ａ、４４Ａ、６０Ａ、６２Ａ、６４Ａ、６６Ａ…分割線
４４Ａ…分割線
４０Ａ、４４Ａ…分割線
１２６…溶接部
１３６…コーキング部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面およびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面および周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメントであって、
前記軸方向接合面に、複数の周方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの周方向に沿う周方向止水溝が形成されていることを特徴とするトンネル用セグメント。
【請求項２】
１つの前記軸方向接合面ごとに１本の前記周方向止水溝が形成されており、前記複数の周方向止水溝形成板のうち、該１本の周方向止水溝よりも外周側の周方向止水溝形成板が、トンネルの周方向に複数枚に分割された外周側周方向分割板からなることを特徴とする請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【請求項３】
前記複数の周方向止水溝形成板のうち、前記１本の周方向止水溝よりも内周側の周方向止水溝形成板が、トンネルの周方向に複数枚に分割された内周側周方向分割板からなることを特徴とする請求項２に記載のトンネル用セグメント。
【請求項４】
トンネルの周方向に隣り合う前記内周側周方向分割板の隣り合う辺どうしを溶接またはコーキングしたことを特徴とする請求項３に記載のトンネル用セグメント。
【請求項５】
前記外周側周方向分割板および内周側周方向分割板が、トンネルの周方向に概ね沿う２辺が平行となっている台形状の平板であり、前記周方向止水溝が折れ線状の止水溝となっていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項６】
前記折れ線状の止水溝の突出する角部が丸められていることを特徴とする請求項５に記載のトンネル用セグメント。
【請求項７】
前記周方向止水溝が、トンネルの半径方向に複数本形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【請求項８】
前記複数の周方向止水溝形成板が、トンネルの周方向に複数枚に分割された周方向分割板からなることを特徴とする請求項７に記載のトンネル用セグメント。
【請求項９】
前記一対の軸方向接合面のうちの１つの軸方向接合面のみに、前記周方向止水溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１０】
前記周方向止水溝形成板が、スタッドボルトにより、前記軸方向接合面に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１１】
前記軸方向接合面と前記周方向止水溝形成板との間を接着剤で接着したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１２】
前記周方向止水溝の内周側の側壁と溝底との取り合い部を、溶接またはコーキングしたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１３】
前記周方向止水溝のその長手方向と直交する断面の形状が、外側ほど幅が広くなる台形であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１４】
トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面およびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面および周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメントであって、
前記周方向接合面に、複数の軸方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの軸方向に沿う軸方向止水溝が形成されていることを特徴とするトンネル用セグメント。
【請求項１５】
前記周方向接合面に、複数の軸方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの軸方向に沿う軸方向止水溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１６】
１つの前記周方向接合面ごとに１本の前記軸方向止水溝が形成されており、前記複数の軸方向止水溝形成板のうち、該１本の軸方向止水溝よりも外周側の軸方向止水溝形成板が、トンネルの軸方向に複数枚に分割された外周側軸方向分割板からなることを特徴とする請求項１４または１５に記載のトンネル用セグメント。
【請求項１７】
前記複数の軸方向止水溝形成板のうち、前記１本の軸方向止水溝よりも内周側の周方向止水溝形成板が、トンネルの軸方向に複数枚に分割された内周側軸方向分割板からなることを特徴とする請求項１６に記載のトンネル用セグメント。
【請求項１８】
トンネルの軸方向に隣り合う前記内周側軸方向分割板の隣り合う辺どうしを溶接またはコーキングしたことを特徴とする請求項１７に記載のトンネル用セグメント。
【請求項１９】
前記軸方向止水溝が、トンネルの半径方向に複数本形成されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載のトンネル用セグメント。
【請求項２０】
前記複数の軸方向止水溝形成板が、トンネルの軸方向に複数枚に分割された軸方向分割板からなることを特徴とする請求項１９に記載のトンネル用セグメント。
【請求項２１】
前記一対の周方向接合面のうちの１つの周方向接合面のみに、前記軸方向止水溝が形成されていることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項２２】
前記軸方向止水溝形成板が、スタッドボルトにより、前記周方向接合面に取り付けられていることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項２３】
前記周方向接合面と前記軸方向止水溝形成板との間を接着剤で接着したことを特徴とする請求項１４〜２２のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項２４】
前記軸方向止水溝の内周側の側壁と溝底との取り合い部を、溶接またはコーキングしたことを特徴とする請求項１４〜２３のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項２５】
前記軸方向止水溝のその長手方向と直交する断面の形状が、外側ほど幅が広くなる台形であることを特徴とする請求項１４〜２４のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項２６】
前記トンネル用セグメントは、
トンネルの軸方向に所定の間隔を開けて設けられ、トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向継手壁と、
トンネルの周方向に所定の間隔を開けて設けられ、トンネルの周方向と直交する一対の周方向継手壁と、
前記一対の軸方向継手壁および前記一対の周方向継手壁それぞれの外周側の辺に４辺を接合された外周板と、
を有し、
トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向継手壁の前記軸方向接合面および前記周方向継手壁の前記周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成することを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１】
トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面およびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面および周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメントであって、
前記軸方向接合面に、複数の周方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの周方向に沿う周方向止水溝が形成されていることを特徴とするトンネル用セグメント。
【請求項２】
１つの前記軸方向接合面ごとに１本の前記周方向止水溝が形成されており、前記複数の周方向止水溝形成板のうち、該１本の周方向止水溝よりも外周側の周方向止水溝形成板が、トンネルの周方向に複数枚に分割された外周側周方向分割板からなることを特徴とする請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【請求項３】
前記複数の周方向止水溝形成板のうち、前記１本の周方向止水溝よりも内周側の周方向止水溝形成板が、トンネルの周方向に複数枚に分割された内周側周方向分割板からなることを特徴とする請求項２に記載のトンネル用セグメント。
【請求項４】
トンネルの周方向に隣り合う前記内周側周方向分割板の隣り合う辺どうしを溶接またはコーキングしたことを特徴とする請求項３に記載のトンネル用セグメント。
【請求項５】
前記外周側周方向分割板および内周側周方向分割板が、トンネルの周方向に概ね沿う２辺が平行となっている台形状の平板であり、前記周方向止水溝が折れ線状の止水溝となっていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項６】
前記折れ線状の止水溝の突出する角部が丸められていることを特徴とする請求項５に記載のトンネル用セグメント。
【請求項７】
前記周方向止水溝が、トンネルの半径方向に複数本形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【請求項８】
前記複数の周方向止水溝形成板が、トンネルの周方向に複数枚に分割された周方向分割板からなることを特徴とする請求項７に記載のトンネル用セグメント。
【請求項９】
前記一対の軸方向接合面のうちの１つの軸方向接合面のみに、前記周方向止水溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１０】
前記周方向止水溝形成板が、スタッドボルトにより、前記軸方向接合面に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１１】
前記軸方向接合面と前記周方向止水溝形成板との間を接着剤で接着したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１２】
前記周方向止水溝の内周側の側壁と溝底との取り合い部を、溶接またはコーキングしたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１３】
前記周方向止水溝のその長手方向と直交する断面の形状が、外側ほど幅が広くなる台形であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１４】
トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向接合面およびトンネルの周方向と直交する一対の周方向接合面を有し、トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向接合面および周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成するトンネル用セグメントであって、
前記周方向接合面に、複数の軸方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの軸方向に沿う軸方向止水溝が形成されていることを特徴とするトンネル用セグメント。
【請求項１５】
前記周方向接合面に、複数の軸方向止水溝形成板が、トンネルの半径方向に所定の間隔を開けて配置されて、トンネルの軸方向に沿う軸方向止水溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項１６】
１つの前記周方向接合面ごとに１本の前記軸方向止水溝が形成されており、前記複数の軸方向止水溝形成板のうち、該１本の軸方向止水溝よりも外周側の軸方向止水溝形成板が、トンネルの軸方向に複数枚に分割された外周側軸方向分割板からなることを特徴とする請求項１４または１５に記載のトンネル用セグメント。
【請求項１７】
前記複数の軸方向止水溝形成板のうち、前記１本の軸方向止水溝よりも内周側の周方向止水溝形成板が、トンネルの軸方向に複数枚に分割された内周側軸方向分割板からなることを特徴とする請求項１６に記載のトンネル用セグメント。
【請求項１８】
トンネルの軸方向に隣り合う前記内周側軸方向分割板の隣り合う辺どうしを溶接またはコーキングしたことを特徴とする請求項１７に記載のトンネル用セグメント。
【請求項１９】
前記軸方向止水溝が、トンネルの半径方向に複数本形成されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載のトンネル用セグメント。
【請求項２０】
前記複数の軸方向止水溝形成板が、トンネルの軸方向に複数枚に分割された軸方向分割板からなることを特徴とする請求項１９に記載のトンネル用セグメント。
【請求項２１】
前記一対の周方向接合面のうちの１つの周方向接合面のみに、前記軸方向止水溝が形成されていることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項２２】
前記軸方向止水溝形成板が、スタッドボルトにより、前記周方向接合面に取り付けられていることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項２３】
前記周方向接合面と前記軸方向止水溝形成板との間を接着剤で接着したことを特徴とする請求項１４〜２２のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項２４】
前記軸方向止水溝の内周側の側壁と溝底との取り合い部を、溶接またはコーキングしたことを特徴とする請求項１４〜２３のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項２５】
前記軸方向止水溝のその長手方向と直交する断面の形状が、外側ほど幅が広くなる台形であることを特徴とする請求項１４〜２４のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【請求項２６】
前記トンネル用セグメントは、
トンネルの軸方向に所定の間隔を開けて設けられ、トンネルの軸方向と直交する一対の軸方向継手壁と、
トンネルの周方向に所定の間隔を開けて設けられ、トンネルの周方向と直交する一対の周方向継手壁と、
前記一対の軸方向継手壁および前記一対の周方向継手壁それぞれの外周側の辺に４辺を接合された外周板と、
を有し、
トンネルの周方向及び軸方向に複数並んで、前記軸方向継手壁の前記軸方向接合面および前記周方向継手壁の前記周方向接合面を介して、互いに連結して、トンネル覆工を形成することを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載のトンネル用セグメント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−１７４２０８（Ｐ２００９−１７４２０８Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４７２６（Ｐ２００８−１４７２６）
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
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