合成セグメント
【課題】構造が簡単で構成部材が少なく、そのため製造が容易で製造時間が短縮されてコストを低減することができ、その上施工性にすぐれた合成セグメントを提供する。
また、簡単な構造でセグメントを軸方向及び周方向に容易かつ確実に連結することができ、その上コストを大幅に低減することができる合成セグメントの連結構造を提供する。
【解決手段】トンネルの周方向及び軸方向に複数連結してトンネル壁を構築する合成セグメントであって、トンネルの軸方向に所定の間隔で設けられた一対の軸方向壁１ａ，１ｂと、この軸方向壁１ａ，１ｂの外周側又は外周側と内周側に接合されたスキンプレート５と、軸方向壁１ａ，１ｂ及びスキンプレート５の両端部に接合された周方向壁８と、これらで囲まれた領域に打設されたコンクリート４０とからなり、一対の軸方向壁１ａ，１ｂを、内周側又は外周側に設けた鋼管２ａ，２ｂと、この鋼管２ａ，２ｂの外周側又は内周側に接合された主桁板３ａ，３ｂとによって形成した。
また、簡単な構造でセグメントを軸方向及び周方向に容易かつ確実に連結することができ、その上コストを大幅に低減することができる合成セグメントの連結構造を提供する。
【解決手段】トンネルの周方向及び軸方向に複数連結してトンネル壁を構築する合成セグメントであって、トンネルの軸方向に所定の間隔で設けられた一対の軸方向壁１ａ，１ｂと、この軸方向壁１ａ，１ｂの外周側又は外周側と内周側に接合されたスキンプレート５と、軸方向壁１ａ，１ｂ及びスキンプレート５の両端部に接合された周方向壁８と、これらで囲まれた領域に打設されたコンクリート４０とからなり、一対の軸方向壁１ａ，１ｂを、内周側又は外周側に設けた鋼管２ａ，２ｂと、この鋼管２ａ，２ｂの外周側又は内周側に接合された主桁板３ａ，３ｂとによって形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの周方向及び軸方向に連結して、トンネル壁を形成する合成セグメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のトンネル用合成セグメントに、トンネル周方向で隣合うセグメントに対向すべくトンネル軸方向に沿った一対の軸方向壁と、トンネル周方向に沿うほぼ扇形で一対以上の周方向壁と、トンネル壁を構成するためにトンネル周方向に沿った周壁、周方向壁と同形の一対の縦リブとの壁からなる箱状を呈すると共に、周方向壁において、トンネル径方向に関して周壁が配置される部分とは反対側となる部分に、周方向壁のトンネル周方向長さの全域又はほぼ全域にわたってトンネル軸方向に突出するフランジ部を形成してダクタイル鋳鉄製のセグメントを構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、セグメントの周方向及び軸方向の連結構造は多数提案されているが、その一例として、連結すべき一方のセグメントにおける鋼製周縁枠の外側フランジおよび内側フランジに突条を設け、他方のセグメントにおける鋼製周縁枠の外側フランジおよび内側フランジに突条を嵌合させる凹部を設け、一方のセグメントの鋼製周縁枠に挿込孔を有する係止金具を固定し、他方のセグメントの鋼製周縁枠に、挿込突起を有する挿込金具を固定し、挿込突起にセグメント引寄せ誘導斜面を設け、一対の突条を一対の凹部に嵌合させ、挿込突起を係止金具に挿込むようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、トンネル用円周方向継手部材を、セグメント組立時トンネル軸方向にスライド可能で、トンネル内外方向に非スライド的に互いに嵌り合う組立て時位置決めガイド兼用の嵌合凹部および係合凸部を有し、相対する部材間で面接触または近接して平行に配置される継手部板状鋼材で構成し、当該継手部板状鋼材に形成した貼付け溝に止水パッキングを貼付け、この止水パッキングの接触を介して両継手部板状鋼材が水密的に配設されるように構成したものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０７１００号公報
【特許文献２】特開平５−３３５９５号公報
【特許文献３】特許第３３４３０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のセグメントにおいては、鋼板をほぼ扇形状に切り出しして溶接するか、又はほぼ扇形状の鋳鉄を別途製作して設置することにより、セグメントの曲率を実現しているが、この方法では製作コストが嵩むばかりでなく、製作に時間がかかるという問題がある。
【０００７】
また、セグメントの製作時に、コンクリートの打設荷重に耐えるため、トンネル周方向に沿った周壁を構成する背面板又はスキンプレートの面外変形を抑制する補剛材が多数必要となり、これに加えて、セグメントの施工時には、セグメントをジャッキ等で押し込むため、トンネル周方向に沿うほぼ扇形状の軸方向壁（セグメント側面）の強度が問題となる。特に、大深度対応のトンネル用セグメントの場合、セグメント１体当りの重量の増加に比例してジャッキ等の押し込み力も増加する。この押し込み力に対応するためにも補剛材を多数設置する必要があり、セグメント１体当りの重量がさらに増加し、その結果施工性が悪化するという問題がある。
【０００８】
引用文献２のセグメントの連結構造は、セグメントの両端部の鋼製周縁枠に、先端部に突条と凹部が設けられた外側フランジ及び内側フランジを取付けると共に、一方の鋼製周縁枠に挿込孔を有する係止金具を固定し、他方の鋼製周縁枠にこの係止金具に挿入される挿込金具を固定してセグメントを連結するようにしているため、複雑な構造の多くの部品を必要とし、部品の製造及びセグメントへの取付けがきわめて面倒でコストアップになるばかりでなく、位置合わせなど施工もまた面倒である。
【０００９】
また、引用文献３の鋼製セグメント構造は、セグメントの一方のウエブの一端に複数の係合突起を設け、他方に突出して係合突起に係合する複数の係合孔を有する連結板を設けると共に、他方のウエブの一端に複数の係合孔を有する連結板を設け、他端に複数の係合突起を設けて、連結するセグメントをずらせて両者の継手部板状鋼材を当接し、ついで軸方向に押圧して連結板の係合孔を係合突起に嵌合して連結するようにしているので、多くの部品をセグメントに取付けるため、セグメントの製造が面倒でコストアップになるばかりでなく、位置合わせなど施工上もまた面倒である。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、構造が簡単で構成部材が少なく、そのため製造が容易で製造時間が短縮されてコストを低減することができ、その上施工性にすぐれた合成セグメントを提供することを目的としたものである。
また、本発明は、上記の合成セグメントにおいて、簡単な構造でセグメントを軸方向及び周方向に容易かつ確実に連結することができ、その上コストを大幅に低減することができる連結構造を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明に係る合成セグメントは、トンネルの周方向及び軸方向に複数連結してトンネル壁を構築する合成セグメントであって、トンネルの軸方向に所定の間隔で設けられた一対の軸方向壁と、該軸方向壁の外周側又は外周側と内周側に接合されたスキンプレートと、前記軸方向壁及びスキンプレートの両端部に接合された周方向壁と、これらで囲まれた領域に打設されたコンクリートとからなり、前記一対の軸方向壁を、内周側又は外周側に設けた鋼管と、該鋼管の外周側又は内周側に接合された主桁板とによって形成したものである。
【００１２】
（２）上記（１）の一対の軸方向壁を、内周側と外周側に設けた鋼管と、これら鋼管の間に接合された主桁板とによって形成した。
（３）上記（１）又は（２）の周方向壁を、軸方向壁の鋼管に対応して内面側に短管が設けられた継手板で構成した。
（４）上記（３）の短管を、軸方向壁の鋼管とほぼ同じ外形寸法で、鋼管の間隔とほぼ同じ長さの鋼管で形成した。
（５）また、上記（１）〜（４）のいずれかの一対の軸方向壁の間に複数の補強手段を設けた。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかのスキンプレートのコンクリート打設面、又は前記軸方向壁、スキンプレート、周方向壁及び補強手段のコンクリート打設面の全部若しくは一部にすべり止めを設けた。
【００１３】
（７）上記（１）〜（６）のいずれかの鋼管内にコンクリートを充填した。
（８）上記（７）のコンクリートを充填した鋼管の両端部に拘束板を接合した。
（９）上記（１）〜（８）のいずれかのコンクリートに、最大骨材寸法２０ｍｍ、スランプフロー６０ｃｍ±１０ｃｍ、空気量２％±１％の高流動コンクリートを使用した。
【００１４】
（１０）上記（１）〜（９）のいずれかの一対の軸方向壁の主桁板に、軸方向連結手段を設けた。
（１１）上記（１０）の軸方向連結手段を、一方の軸方向壁の主桁板の周方向に所定の間隔で設けた複数の第１の軸方向継手部材と、他方の軸方向壁の主桁板に前記第１の軸方向継手部材に対応して設けた第２の軸方向継手部材とによって構成した。
【００１５】
（１２）上記（１１）の第１の軸方向継手部材を、長手方向のほぼ２分の１が一方の主桁板から突出して該主桁板に接合された鋼パイプ又は丸鋼棒で形成し、第２の軸方向継手部材を、その端部が他方の主桁板に開口して該主桁板に接合され前記第１の軸方向継手部材が嵌入される鋼パイプで形成した。
（１３）上記（１１）又は（１２）の第１の軸方向継手部材と第２の軸方向継手部材に抜け止め手段を設けた。
【００１６】
（１４）上記（１）〜（１３）のいずれかの合成セグメントの両端部に周方向連結手段を設けた。
（１５）上記（１４）の周方向連結手段を、長方形の幅方向の両側の長手方向に設けられた断面四角形状の側壁の間に案内溝が形成された本体部と、該本体部の一方の端部側において前記案内溝を係合鋼板で覆って該係合鋼板と案内溝とによって形成された係合部と、前記本体部の他方の端部近傍において前記案内溝に取付けられ、前記側壁の上面から前記案内溝の深さとほぼ等しい高さで突出した係合突部とからなる周方向継手部材によって形成した。
【００１７】
（１６）上記（１５）の周方向継手部材に、抜け止め手段を設けた。
（１７）上記（１５）又は（１６）の周方向継手部材を、周方向壁又は周方向壁に代えて合成セグメントの両端部に前記係合突部が反対の位置になるように取付けた。
（１８）上記（１）〜（１７）の合成セグメントを、トンネルの周方向に沿ってほぼ円弧状に形成した。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る合成セグメントによれば、軸方向壁を鋼管と主桁板で構成したので、構成部材が少なく製造が容易でコストを低減することができる。
また、軸方向連結手段を第１の軸方向継手部材とこれが嵌合する第２の軸方向継手部材によって構成したので、合成セグメントを軸方向にワンタッチで連結することができ、連結作業がきわめて容易で作業性を向上することができる。
さらに、周方向連結手段を、同じ構造の周方向継手部材を合成セグメントの両端部に取付けて案内溝をガイドとすることにより、合成セグメントを周方向に容易に連結することができるので、作業性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る合成セグメントの一部を断面で示した斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
本発明に係る合成セグメント（以下、単にセグメントという）は、図３に示すように、地盤中に掘削されたトンネル内に、複数のセグメントＳをリング状に連結してトンネル周方向壁を形成し、このトンネル周方向壁をトンネルの軸方向に順次連結してトンネル壁を構築するためのものである。
【００２０】
図１、図２において、１ａ，１ｂはセグメントＳのトンネルの軸方向壁で、２ａ，２ｂはこの軸方向壁１ａ，１ｂを構成するトンネルの内周側に設けた断面多角形（図には四角形の場合が示してある）で中空の鋼材（以下、鋼管という）である。
この鋼管２ａ，２ｂ（以下、単に２と記すことがある）は、比較的断面積の小さい（例えば、１辺の幅１００ｍｍ）角形鋼管からなり、トンネルの周方向に沿って半径ｒ（図３参照）でほぼ円弧状に曲げ加工され、内部にはコンクリートが充填されている。
【００２１】
この場合、鋼管２ａ，２ｂは一般に市販のものを使用できるが、大きさや板厚などに制限があるため軸方向壁１ａ，１ｂに適用できない場合がある。このような場合は、４枚の鋼板の端縁部を溶接接合し、あるいは鋼板をＬ字状やコ字状に曲げ加工した鋼材を溶接接合し、さらには市販のアングルやチャンネル等の鋼材を溶接接合するなどしてもよく、また、多角形状の鋼管２ａ，２ｂを構成する場合は、複数枚の鋼板の端縁部を溶接接合してもよい（他の実施の形態においても同様である）。
【００２２】
３ａ，３ｂは鋼管２ａ，２ｂの円弧状の形状に沿って形成された主桁板で、鋼管２ａ，２ｂの軸方向の外壁に沿ってその外周側（図の下側）に溶接接合されており、これら鋼管２ａ，２ｂと主桁板３ａ，３ｂとにより、軸方向壁１ａ，１ｂが形成される。なお、主桁板３ａ，３ｂは、図２（ｂ）に示すように、鋼管２ａ，２ｂの軸方向の外壁に接合してもよい。
【００２３】
この軸方向壁１ａ，１ｂは、図２に示すように、トンネルの軸方向に所定の間隔Ｄで配設され、主桁板３ａ，３ｂの下端には主桁板３ａ，３ｂに沿って円弧状に形成され、トンネルの外周壁を形成する外周側スキンプレート５が溶接接合されて一体化されている。なお、外周側スキンプレート５の内壁面、したがって後述のコンクリート４０の打設面には、周方向に所定の間隔でスタッドの如きすべり止め６が複数列設けられている。７は軸方向壁１ａ，１ｂの間において、周方向に所定の間隔で設けられて、軸方向の間隔を保持する補強手段であるダイヤフラムである。なお、補強手段はダイヤフラム７に代えて丸棒や細い鋼管等を用いてもよい。
【００２４】
また、鋼管２ａ，２ｂの両端部には、内部に充填されたコンクリート４０を拘束する拘束板４が接合されており、両端部を拘束することにより、鋼管２ａ，２ｂとこれに充填されたコンクリート４０が一体化され、鋼管２ａ，２ｂの曲げ耐力及び曲げ剛性を向上することができる。８は両端部の開口部を閉塞する周方向壁を形成する継手板である。この場合、拘束板４を省略し、鋼管２ａ，２ｂを含む開口部を継手板８で閉塞してもよい。なお、セグメントＳの両端開口部の閉塞手段はこれに限定するものではなく、例えば周方向の継手部材など他の手段を用いてもよい。
【００２５】
これら軸方向壁１ａ，１ｂ、外周側スキンプレート５及び継手板８により、内周側が開口された箱状部９が形成され、この箱状部９にはコンクリート４０が打設されてセグメントＳが構成される。なお、図示してないが、コンクリート４０のひび割れ等を防止するために、箱状部９内に鉄筋等を配筋してもよい。
【００２６】
上記の説明では、鋼管２ａ，２ｂ内にコンクリート４０を充填した場合を示したが、これは省略してもよい。
また、外周側スキンプレート５の内壁面にすべり止め６を設けた場合を示したが、さらに、箱状部９を囲む鋼管２ａ，２ｂ、主桁板３ａ，３ｂ、ダイヤフラム７、継手板８の壁面の全部又は一部にもすべり止め６を設けてもよく、これにより、箱状部９とコンクリート４０をより強固に一体化することができる。なお、本実施の形態においては、軸方向壁１ａ，１ｂの内周側に鋼管２ａ，２ｂを設けた場合を示したが、鋼管２ａ，２ｂを外周側に設けてもよい（実施の形態２においても同様）。
【００２７】
ところで、鋼管２ａ，２ｂ及び箱状部９に充填するコンクリート４０は、セグメントＳの曲げ耐力や曲げ剛性を確保するために、隅々まで確実に充填されることが必要である。そこで、本実施の形態においては、最大骨材寸法：２０ｍｍ、スランプフロー：６０ｃｍ±１０ｃｍ、空気量：２％±１％の高流動コンクリート（以下、単にコンクリートと記すことがある）を使用した。これにより、鋼管２ａ，２ｂ及び箱状部９の隅々まで確実にコンクリート４０を充填することができた（他の実施の形態においても同様である）。
【００２８】
本実施の形態によれば、セグメントＳのトンネルの軸方向壁１ａ，１ｂを鋼管２ａ，２ｂと主桁板３ａ，３ｂとで構成したことにより、この鋼管２ａ，２ｂを座屈を生じることなくトンネルの周方向に沿った円弧状に曲げ成形することができるので、製造が容易である。また、これにより、トンネルの周方向の壁を構成する外周側スキンプレート５に補剛材を設ける必要がなく、コンクリート４０の打設時の荷重に耐えうる剛性を確保することができる。
さらに、鋼管２ａ，２ｂの両端部に拘束板４を接合することにより、鋼管２ａ，２ｂとその内部に充填したコンクリート４０との間に、周方向のせん断力に対するずれ止めが不要になる。
【００２９】
また、トンネルの軸方向壁１ａ，１ｂをコンクリート４０を充填した鋼管２ａ，２ｂと主桁板３ａ，３ｂで構成することにより、セグメントＳの側面の支圧強度が向上し、施工時のジャッキの大きな押込み力に耐えることができる。また、施工後、セグメントＳに発生する曲げ力に対して鋼管２ａ，２ｂのフランジ（上下面）が抵抗するため、縦鉄筋等の量を減らすことができる。
これらにより、セグメントＳの製造コストが低減され、製造時間が短縮されるばかりでなく、施工性を向上することができる。
【００３０】
［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２に係るセグメントの一部を省略した斜視図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、実施の形態１に係るセグメントＳの軸方向壁１ａ，１ｂを構成する鋼管２ａ，２ｂの内周面側の壁面（フランジ）に、内面側にすべり止め６が設けられ、鋼管２ａ，２ｂに沿って円弧状に曲げ加工された内面側スキンプレート１０を溶接により接合したものである。これにより、両軸方向壁１ａ，１ｂの間隔が確保されるので、実施の形態１におけるダイヤフラム７を省略することができる。なお、図４にはセグメントＳの外周側と内周側の両方にスキンプレート５，１０を設けた場合を示したが、内周側だけにスキンプレート１０を設けてもよい（以下の実施の形態においても同様である）。
【００３１】
本実施の形態における鋼管２ａ，２ｂを含む周方向の両端部の開口部の閉塞手段、及び製造手順は実施の形態１の場合とほぼ同様であるが、本実施の形態においては、コンクリート４０を充填する箱状部９の周囲が閉塞されているので、箱状部９へのコンクリート４０の充填にあたっては、先ず、セグメントＳの周方向の一方の開口部を継手板８で閉塞し、他方の開口部からコンクリート４０を充填し、コンクリート４０が固化したのちこの開口部を継手板８で閉塞すればよい。
本実施の形態の効果は、実施の形態１の場合とほぼ同様であるが、セグメントＳの内周面側にも内周側スキンプレート１０を設けたので、剛性をより向上することができる。
【００３２】
［実施の形態３］
図６は本発明の実施の形態３に係るセグメントの一部を省略した斜視図、図７は図６のＣ−Ｃ断面図である。なお、実施の形態１，２と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、実施の形態２に係るセグメントＳにおいて、軸方向壁１ａ，１ｂの外周側にも鋼管２ｃ，２ｄを設け、内周側と外周側の鋼管２ａと２ｃ、２ｂと２ｄの間を、それぞれ主桁板３ａ，３ｂで接合したものである。
【００３３】
すなわち、軸方向壁１ａ，１ｂの内外周側、したがって、セグメントＳの四隅に鋼管２ａ〜２ｄを設け、外周側の鋼管２ｃ，２ｄの外壁面間に、外周側スキンプレート５を溶接接合すると共に、内周側の鋼管２ａ，２ｂの内壁面間に、内周側スキンプレート１０を溶接接合したものである。
本実施の形態における鋼管２ａ〜２ｄを含む周方向端部の開口部の閉塞手段、及び製造手順は、実施の形態１，２の場合とほぼ同様である。なお、内周側スキンプレート１０は省略してもよいが、この場合は、必要に応じて内周側鋼管２ａ，２ｂの間に、コンクリート４０の充填に支障をきたさないような部材（例えば、丸棒）を適宜間隔で設けてもよい。
【００３４】
本実施の形態の効果は、実施の形態１，２の場合とほぼ同様であるが、さらに、セグメント１の軸方向壁１ａ，１ｂの内外周側にそれぞれ鋼管２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを設けたので、セグメントＳの剛性をより高めることができる。
【００３５】
［実施の形態４］
図８は本発明の実施の形態４に係るセグメントの要部の説明図である。
本実施の形態は、セグメントＳの両端部に接合する周方向壁である継手板８の内面側（箱状部９側）に、鋼管を設けたものである。
【００３６】
すなわち、図８（ａ）に示すように、実施の形態１，２のセグメントＳの場合は、軸方向壁１ａ，１ｂを構成する鋼管２ａ，２ｂとほぼ同じ外形寸法で、両鋼管２ａ，２ｂの間隔Ｄとほぼ同じ長さの鋼管８ａ（以下、短管という）を、継手板８の内面側の内周側（鋼管２ａ，２ｂと対応する位置）に溶接接合したものである。
また、実施の形態３のセグメントＳの場合は、同様にして継手板８の内面側の内周側と外周側に短管８ａ，８ｂを溶接接合したものである。
【００３７】
上記のように構成した図８（ａ）の継手板８は、図９に示すように、短管８ａを軸方向壁１ａ，１ｂの両鋼管２ａ，２ｂに間に挿入し、継手板８を軸方向壁１ａ，１ｂと外面側スキンプレート５の両端部にそれぞれ溶接接合する。図８（ｂ）の継手板８についても同様である。
本実施の形態によれば、継手板８の剛性を向上することができ、また、鋼管２ａ，２ｂの間に挿入した短管８ａ又は８ａ，８ｂにより、両鋼管２ａ，２ｂの間隔を保持することができる。
【００３８】
上記の説明では、短管８ａ，８ｂを軸方向壁１ａ，１ｂの鋼管２ａ，２ｂとほぼ同じ外形寸法の鋼管で構成した場合を示したが、鋼管２ａ，２ｂと外形寸法と異なる鋼管であってもよい。
また、短管８ａ，８ｂを両鋼管２ａ，２ｂの間隔Ｄとほぼ等しい長さに形成した場合を示したが、継手板８の幅と同じ長さに形成し、軸方向壁１ａ，１ｂと外周側スキンプレート５の両端部に接合するようにしてもよい。
【００３９】
［実施の形態５］
図１０は本発明の実施の形態５に係る一部を省略して示したトンネル軸方向の連結構造を備えた合成セグメントの斜視図、図１１はそのＤ−Ｄ断面図である。なお、以下の説明では、実施の形態３に係るセグメントにトンネルの軸方向の連結構造を設けた場合を示してあるが、実施形態１，２及び４のセグメントＳにも実施することができる。また、実施の形態３と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
両図において、セグメントＳの一方の軸方向壁（例えば、１ａ）の主桁板３ａの周方向（長手方向）には、所定の間隔で内径ｄ1の複数の第１の取付穴１１が設けられており、他方の軸方向壁１ｂの主桁板３ｂには、この第１の取付穴１１と対向して、その内径ｄ2が第１の取付穴ｄ1の内径より大きい第２の取付穴１２が設けられている。この第１、第２の取付穴１１，１２の数は特に限定しないが、それぞれ４個以上の偶数個であることが望ましい。
【００４１】
１３は主桁板３ａに設けた第１の取付穴１１に、長手方向の中央部近傍まで挿入して主桁板３ａに溶接接合された軸方向連結手段を構成する第１の軸方向継手部材、１４は主桁板３ｂに設けた第２の取付穴１２に、その端部が主桁板３ｂの外面とほぼ同一平面になるまで挿入されて、主桁板３ｂに溶接接合された軸方向連結手段を構成する第２の軸方向継手部材である。
【００４２】
第１、第２の軸方向継手部材１３，１４の一例を図１２に示す。第１の軸方向継手部材１３は外径ｄ3が主桁板３ａに設けた第１の取付穴１１の内径ｄ1とほぼ等しい鋼パイプ（鋼管）からなり、その先端部の外周は面取りされている。また、第２の軸方向継手部材１４はその長さが第１の軸方向継手部材１３より短かく（例えば、２分の１程度）、外径ｄ4が主桁板３ｂに設けた第２の取付穴１２の内径ｄ2とほぼ等しく、内径ｄ5が第１の軸方向継手部材１３の外径ｄ3とほぼ等しい鋼パイプ（鋼管）からなっている。なお、第１の軸方向継手部材１３は丸鋼棒で形成してもよい。
【００４３】
このような第１、第２の軸方向継手部材１３，１４を有するセグメントＳの製造にあたっては、実施の形態３の場合と同様に、鋼管２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄと、あらかじめ第１、第２の取付穴１１，１２が設けられた主桁板３ａ，３ｂからなる軸方向壁１ａ，１ｂを所定の間隔Ｄで配置し、その外周側に外周側スキンプレート５を、内周側に内周側スキンプレート１０をそれぞれ溶接接合すると共に、一方の周方向の端部の開口部を継手板８で閉塞する。
【００４４】
そして、箱状部９にコンクリート４０を充填する前に、主桁板３ａに設けた第１の取付穴１１に、それぞれ第１の軸方向継手部材１３を長手方向の中央部近傍まで挿入し、主桁板３ａに溶接接合する。また、主桁板３ｂに設けた第２の取付穴１２に、それぞれ第２の軸方向継手部材１４をその端部が主桁板３ｂの外面とほぼ同一平面になるまで挿入し、主桁板３ｂに溶接接合する。
【００４５】
ついで、開口された周方向の他方の端部の開口部から箱状部９内にコンクリート４０を充填し、コンクリート４０が固化したのち継手板８により開口部を閉塞する。これにより、図１１（ｂ）に示すように、第１の軸方向継手部材１３の箱状部９内に挿入された部分、及び第２の軸方向継手部材１４は、主桁板３ａ，３ｂへの溶接接合と相俟って、コンクリート４０により強固に固定される。
【００４６】
次に、上記のような軸方向継手部材１３，１４を備えたセグメントＳの軸方向の連結手順の一例について、図１３により説明する。
図１３（ａ）において、Ｓ1はトンネル内に設置された既設セグメント、Ｓ2はこの既設セグメントＳ1のトンネル軸方向に連結する連結セグメントで、既設セグメントＳ1は第２の軸方向継手部材１４が設けられた軸方向壁１ｂが手前側に位置しており、第１の軸方向継手部材１３が設けられた軸方向壁１ａを既設セグメントＳ1と対向させて連結セグメントＳ2を搬入する。そして、連結セグメントＳ2を矢印方向に移動させて第１の軸方向継手部材１３と第２の軸方向継手部材１４を整合させ、連結セグメントＳ2を矢印方向に押圧して第１の軸方向継手部材１３を第２の軸方向継手部材１４に嵌入すれば、図１３（ｂ）に示すように、両者は一体に連結される。
【００４７】
図１４は第１の軸方向継手部材１３と第２の軸方向継手部材１４の他の例を示す説明図である。第１の軸方向継手部材１３の長手方向のほぼ中央部から先端部側（軸方向壁１ａ又は１ｂの主桁板３ａ又は３ｂから突出する部分）には、円周上にほぼ等間隔でスリット１５が設けられて、それぞれ弾性が付与された弾性片１６が形成されており、弾性片１６の先端部外周には先端部側に傾斜面を有する係止突部１７がそれぞれ設けられている。また、第２の軸方向継手部材１４の先端部側の内周面は拡径（拡径部１８）されて、係止突部１７に対応して係止段部１９が設けられており、これらにより抜け止め手段を構成している。
【００４８】
既設セグメントＳ1に連結セグメントＳ2を連結するために、第１の軸方向継手部材１３を第２の軸方向継手部材１４に挿入すると、係止突部１７が第２の軸方向継手部材１４の内壁に当るが、弾性片１６が撓んで縮径されるため、容易に挿入することができる。さらに挿入されて係止突部１７が第２の軸方向継手部材１４の拡径部１８に達すると、各弾性片１６が元の状態に戻って拡径され、図１５に示すように、係止突部１７が係止段部１９に係止する。
これにより、第１の軸方向継手部材１３が第２の軸方向継手部材１４から抜け出すことがないので、連結セグメントＳ2は既設セグメントＳ1に強固に連結される。なお、係止突部１７は、各弾性片１６に設けた突起で形成してもよい。
【００４９】
本実施の形態によれば、セグメントＳをトンネルの軸方向に連結するために、一方の軸方向壁（例えば、１ａ）の主桁板３ａに第１の軸方向継手部材１３を設け、他方の軸方向壁１ｂの主桁板３ｂに第２の軸方向継手部材１４を設けたので、連結セグメントＳ2の第１の軸方向継手部材１３を、既設セグメントＳ1の第２の軸方向継手部材１４に挿入することにより連結セグメントＳ2を既設セグメントＳ1にワンタッチで連結することができる。この場合、第１の軸方向継手部材１３と第２の軸方向継手部材１４との間に、例えば、図１４、図１５で説明したような抜け止め手段を設ければ、連結セグメントＳ2を既設セグメントＳ1により強固に連結することができる。なお、図１４、図１５は抜け出し防止手段の一例を示すもので、これに限定するものではなく、他の手段によってもよい。
【００５０】
本実施の形態によれば、軸方向連結手段を軸方向壁１ａ，１ｂを構成する主桁板３ａ，３ｂに設けたので、製造が容易で既設セグメントＳ1のトンネル軸方向に、連結セグメントＳ2をワンタッチで連結することができる。このためセグメントの製造が容易であるばかりでなく、トンネル軸方向への連結作業性を大幅に向上することができる。
【００５１】
［実施の形態６］
図１６は本発明の実施の形態６に係るトンネルの周方向連結手段を備えたセグメントの斜視図である。なお、以下の説明では、実施の形態３のセグメントＳにトンネルの周方向連結手段を設けた場合を示してあり、実施の形態３と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
図１６において、２０はセグメントＳの周方向の両端部に設けられた周方向継手部材で、その一例を図１７に示す。
この周方向継手部材２０を構成する本体部２１は、長方形の鋼板の幅方向の両側を互いに内側に折曲げて、長手方向に断面四角形状の側壁２２ａ，２２ｂを形成すると共に、両側壁２２ａ，２２ｂの間の長手方向に案内溝２３を形成したものである。なお、本体部２１は、例えば短冊状の幅方向の両側の長手方向に、角形の鋼管、チャンネル状の鋼材あるいは断面四角形の鋼棒を接合して、その間に案内溝２３を設けてもよく、あるいは、角形の鋼管等を所定の間隔で並設してその間に継手板等を接合して案内溝２３を形成してもよい。
【００５３】
本体部２１の長さＬは、セグメントＳの幅とほぼ等しいか、又はこれより若干短かく、また、幅ＷはセグメントＳの厚みとほぼ等しいか、又はこれより若干狭く選ばれている。なお、側壁２２ａ，２２ｂの一辺の幅は、セグメントＳの軸方向壁１ａ，１ｂに設けた鋼管２ａ，２ｂの一辺の幅とほぼ等しく形成することが望ましい。
【００５４】
２５は本体部２１の一方の端部において、案内溝２３を覆って両側壁２２ａ，２２ｂに溶接接合された係合鋼板で、その上面は側壁２２ａ，２２ｂの上面（以下、フランジという）と同一平面又はこれより若干低くなっており、案内溝２３と係合鋼板２５とにより後述の係合突部２６の係合部２４が形成されている。なお、係合部２４は、例えば鋼板をコ字状に折曲げて案内溝２３に挿入し、その両側板を側壁２２ａ，２２ｂの内壁面に溶接接合して形成してもよい。
【００５５】
２６は本体部２１の他方の端部側において案内溝２３に取付けられた係合突部で、図１８に示すように、鋼板を折曲げて、天板２７と側板２８ａ，２８ｂとによりほぼコ字状に形成し、天板２７の幅Ｗ2を案内溝２３の幅Ｗ1とほぼ等しく、側板２８ａ，２８ｂの高さｈを案内溝２３の深さｔのほぼ２倍の高さとする。そして、側板２８ａ，２８ｂの一端（以下、先端部という）から長手方向のほぼ中央部付近まで、下端部から側板２８ａ，２８ｂのほぼ２分の１より若干高い位置から、後部になるにしたがって下方に傾斜して段部３０につながる係止部２９を設け、天板２７の先端部側及び係止部２９の上方の側板２８ａ，２８ｂをそれぞれ斜め内側に折曲げて、先端部がやや細い嵌入部３１を形成したものである。
【００５６】
この係合突部２６は、本体部２１の他端（係合部２４の反対側）から若干係合部２４側に寄った位置（係合鋼板２５の長さより内側の位置）において案内溝２３内に挿入され、両側板２８ａ，２８ｂが両側壁２２ａ，２２ｂに溶接接合されて一体に取付けられる。このとき、係合突部２６の両側壁２２ａ，２２ｂのフランジ面からの突出長ｈ1は、案内溝２３の深さｔとほぼ等しくなっている。
このように、本体部２１に係合部２４が設けられ係合突部２６が取付けられた周方向継手部材２０は、幅方向が左右対称構造となっている。
【００５７】
上記のように構成した周方向継手部材２０は、図１６に示すように、コンクリート４０を打設する前に、セグメントＳの周方向の一方の開口部又は実施の形態４で説明した継手板８の外面側に、例えば、係合突部２６を手前にして、かつ両側壁２２ａ，２２ｂのフランジ面が開口部の端部とほぼ同一平面になるように挿入し、軸方向壁１ａ，１ｂ及び外周側スキンプレート５と内周側スキンプレート１０に溶接接合して取付ける。なお、開口部に挿入するにあたり、軸方向壁１ａ，１ｂ（特に鋼管２ａ，２ｂ）に干渉する部分があるときは、その部分又は鋼管２ａ，２ｂの一部を切除する。
【００５８】
ついで、セグメントＳの箱状部９にコンクリート４０を充填する。そして、コンクリート４０が固化したのち、セグメントＳの周方向の他方の端部の開口部に、上記の周方向継手部材２０と同じ構造の周方向継手部材２０を、係合突部２６を奥側にして、すなわち、セグメントＳの周方向の両端部に取付けた周方向継手部材２０の係合突部２６が反対の位置になるように、上記と同様の要領で取付ける。
【００５９】
次に、上記のように周方向継手部材２０が両端部に取付けられたセグメントＳのトンネル周方向への連結手順の一例について、図１９、図２０により説明する。なお、Ｓ1はトンネル周方向に既に設置された既設セグメント、Ｓ2はこの既設セグメントＳ1に連結する連結セグメントである。
【００６０】
先ず、図１９に示すように、連結セグメントＳ2をその係止突部２６が、既設セグメントＳ1の係合部２４ａと係止突部２６ａの間に位置するように搬入する。ついで、図２０（ａ）に示すように、連結セグメントＳ2を矢印ａ方向に移動させ、両者の係合突部２６ａ，２６ｂを相手方の案内溝２３ｂ，２３ａにそれぞれ嵌入する。このとき、両セグメントＳ1，Ｓ2の周方向継手部材２０ａ，２０ｂの側壁２２ａ，２２ｂのフランジ面が当接し、また、係合突部２６ａ，２６ｂの天板２７が相手方の案内溝２３ｂ，２３ａの底部にほぼ接触する。
【００６１】
そして、連結セグメントＳ2を矢印ｂ方向（トンネルの軸方向）に押圧し、図２０（ｂ）に示すように、既設セグメントＳ1の係合突部２６ａを連結セグメントＳ2の係合部２４ａに、連結セグメントＳ2の係合突部２６ｂを既設セグメントＳ1の係合部２４ａにそれぞれ嵌入し、連結セグメントＳ2の軸方向壁１ｂが既設セグメントＳ1の軸方向壁１ｂと同一平面上に位置するまで押込む。このとき、両セグメントＳ1，Ｓ2の係合突部２６ａ，２６ｂの係止部２９ａ，２９ｂが相手方の係合鋼板２５ｂ，２５ａに係止する。
【００６２】
これにより、既設セグメントＳ1への連結セグメントＳ2の連結が終了する。以下同様にして、既設セグメントＳ1に連結セグメントＳ3，Ｓ4，Ｓ5，…を順次連結して、トンネル周方向壁を構築する。なお、連結セグメントＳ2の押込みにあたっては、トンネルの掘削に用いるシールドマシンに装備されているジャッキの推進力を利用することができる。
【００６３】
上記のように両端部に周方向継手部材２０が取付けられたセグメントＳは、既設セグメントＳ1の係合突部２６ａが連結セグメントＳ2の案内溝２３ｂに沿って係合部２４ｂ内に嵌入されて、その天板２７が案内溝２３ｂの底面に接触し、また、係止部２９ａが係合部２４ｂの係合鋼板２５ｂに係止する。同様に、連結セグメントＳ2の係合突部２６ｂが既設セグメントＳ1の係合部２４ａに嵌入され、係止部２９ｂが係合鋼板２５ａに係止するので、係合突部２６ａ，２６ｂの天板２７と案内溝２３ｂ，２３ａの底部とが接触し、また、両者の係止部２９ａ，２９ｂとこれが係止する係合鋼板２５ｂ，２５ａとの楔作用により、連結セグメントＳ2は既設セグメントＳ1は強固に連結される。
【００６４】
図２１は本実施の形態の他の例を示す説明図である。本例においては、図２１（ａ）に示すように、一方のセグメントＳ1（以下の説明では、既設セグメントＳ1と連結セグメントＳ2について記す）に設けた周方向継手部材２０ａの係合突部２６ａの天板２７に、先端部から後端部に向って高くなる傾斜面を有する側面三角形状の係止突起３２を設けると共に、連結セグメントＳ2の周方向継手部材２０ｂの案内溝２３ｂの底部の、両セグメントＳ1，Ｓ2を連結したときに係合突部２６ａに設けた係止突起３２が係止する位置に、係合突部２６ｂ側から係止部２４ｂに向って高くなる傾斜面を有する側面三角形状の係止突起３３を設けて抜け止め手段を形成したものである。なお、図示してないが、連結セグメントＳ2に設けた周方向継手部材２０ｂの係合突部２６ｂの天板２７、及び既設セグメントＳ1に設けた周方向継手部材２０ａの案内溝２３ａの底部にも同様にして係止突起３２，３３が設けられている。
【００６５】
このように周方向継手部材２０ａ，２０ｂに抜け止め手段を設けたので、既設セグメントＳ1に連結セグメントＳ2を連結すると、図２１（ｂ）に示すように、両者の周方向継手部材２０ａ，２０ｂの係合突部２６ａ，２６ｂの天板２７に設けた係合突起３２が、相手方の案内溝２３ｂ，２３ａの底部に設けた係止突起３３に係止するので、連結セグメントＳ2がトンネル軸方向に抜け出すのを確実に防止することができる。
【００６６】
上記の説明では、本実施の形態に係る周方向継手部材２０を、実施の形態３に係るセグメントＳに設けた場合を示したが、実施の形態１，２又は４に係るセグメントＳにも本実施の形態に係る周方向継手部材２０を設けることができる。なお、実施の形態１に実施する場合、及び実施の形態３において内側スキンプレート１０を設けない場合は、周方向継手部材２０の本体部２１の背面側の幅方向に、長手方向に所定の間隔で複数の補強板を設けてもよい。これにより、本体部２１の案内溝２３を補強すると共に、箱状部９に充填されたコンクリート４０の付着力を高めることができる。
【００６７】
本実施の形態によれば、周方向継手部材２０は幅方向が左右対称構造となっているため、セグメントＳの周方向の両端部に、同じ構造の周方向継手部材２０を係合突部２６の位置を変えるだけで取付ければよいので、一種類の周方向継手部材２０を準備すればよく、このため、周方向継手部材２０の製造、在庫管理、セグメントＳへの取付けなどがきわめて容易であり、コストを低減することができる。
【００６８】
また、セグメントＳのトンネル周方向の連結にあたっては、既設セグメントＳ1の周方向継手部材２０ａの係合部２４ａと係合突部２６ａとの間の適宜位置に、連結セグメントＳ2の周方向継手部材２０ｂの係合突部２６ｂを位置させ、両係合突部２６ａ，２６ｂを案内溝２３ｂ，２３ａに嵌入して押し込めばよいので、連結セグメントＳ2の位置合わせの自由度を大幅に拡大することができ、このため施工がきわめて容易である。
【００６９】
さらに、既設セグメントＳ1と連結セグメントＳ2は、両者の周方向継手部材２０ａ，２０ｂの係合突部２６ａ，２６ｂが相手方の案内溝２３ｂ，２３ａに嵌入されて、その係止部２９ａ，２９ｂに相手方の係合部２４ｂ，２４ａの係合鋼板２５ｂ，２５ａが楔状に係止するので、係合突部２６ａ，２６ｂや係合鋼板２５ａ，２５ｂの変形が防止されるばかりでなく、連結セグメントＳ1が押込み方向や押込み方向と直角方向に抜け出すことがない。
【００７０】
［実施の形態７］
図２２は本発明の実施の形態７に係るセグメントの側面図である。
実施の形態１〜６においては、鋼管２ａ，２ｂ（又は２ａ〜２ｄ）と主桁板３ａ，３ｂを円弧状に形成して軸方向壁１ａ，１ｂを構成した場合を示したが、本実施の形態は、直線状の鋼管２ａ，２ｂ（又は２ａ〜２ｄ）と主桁板３ａ，３ｂをそれぞれ複数Ｓ11，Ｓ12，Ｓ13（図２０は３つの場合が示してある）に分割し、これらを溶接接合して円弧状に近似した形状の軸方向壁１ａ，１ｂを形成したものである。
本実施の形態においても実施の形態１〜６とほぼ同様のセグメントＳを構成することができ、ほぼ同様の効果を得ることができる。
【００７１】
上記の実施の形態１〜７においては、断面円形のトンネルの周壁を構成するセグメントＳについて説明したが、これら各実施の形態に係るセグメントＳは、断面楕円形状のトンネルの内壁を構成するセグメントＳにも実施することができる。この場合は、セグメントＳのトンネルの周方向への設置場所に応じて、円弧状の曲げ半径ｒを変えればよい。
【００７２】
［実施の形態８］
図２３は本発明の実施の形態８に係るセグメントにより、トンネル周方向壁を構築した説明図、図２４は図２３の水平方向のセグメントの説明図である。なお、実施の形態１〜７と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
実施の形態１〜７では、地盤に掘削された断面円形のトンネルの内周面に複数の円弧状のセグメントＳをリング状に接合してトンネルの周壁を構築した場合について説明したが、本実施の形態は、断面が長方形（四角形）のトンネルの周壁を構築するセグメントに関するものである。
【００７３】
実施の形態１〜７のセグメントＳは、断面円形のトンネルの周方向に沿って半径ｒでほぼ円弧状に形成した場合を示したが、本実施の形態においては、セグメントＳを円弧状に曲げ加工することなく、平版状に形成する。そして、上部の水平セグメントＳ3，Ｓ3、及び下部の水平セグメントＳ4，Ｓ4の両端部を、左右の鉛直セグメントＳ5で連結して四角形の周方向壁を構築したものである。なお、図には上下の水平セグメントＳ3，Ｓ4が各２本、左右の鉛直セグメントＳ5がそれぞれ１本の場合を示したが、トンネルの大きさに応じて適宜数の水平セグメントＳ3，Ｓ4及び鉛直セグメントＳ5を連結する。
【００７４】
この場合、両端部に位置する水平セグメントＳ3，Ｓ4（鉛直セグメントＳ5と連結するセグメント）は、例えば、図２４に示すように、隣接する水平セグメントＳ3（又はＳ4）と連結する側の端部には、例えば、実施の形態６で説明した周方向継手部材２０を取付け、鉛直セグメントＳ5と接続する側の端部は例えば継手板８で閉塞し、その下面（又は上面）に、鉛直セグメントＳ5と連結する周方向継手部材２０を設ければよい。なお、トンネル軸方向に連結する軸方向連結部材には、例えば、実施の形態５で説明した第１の連結部材１３と第２の連結部材１４を設ければよい。
本実施の形態においても、実施の形態１〜７の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００７５】
上記の説明では、本発明に係るセグメントＳの軸方向連結手段に、一方の主桁板３ａに接合された鋼パイプ又は丸棒からなる第１の軸方向継手部材１３と、他方の主桁板３ｂにに接合された鋼パイプからなる第２の軸方向継手部材１４とによって構成し、周方向連結手段を案内溝２３に固定された係合突部２６及びこの係合突部２６が係止する係合部２４を備えた周方向継手部材２０で構成した場合を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、軸方向及び周方向の両者又はいずれか一方をボルトで連結するなど、他の手段によってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る合成セグメントの一部を断面で示した斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の合成セグメントをトンネルの周方向に連結した状態を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る合成セグメントの一部を省略した斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る合成セグメントの一部を省略した斜視図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る合成セグメントの要部の説明図である。
【図９】図８の継手板を軸方向壁と外周側スキンプレートに接合した状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る一部を省略して示したトンネル軸方向の連結構造を備えた合成セグメントの斜視図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】図１０の第１、第２の軸方向継手部材の一例を示す説明図である。
【図１３】図１０の合成セグメントのトンネル軸方向の連結手順を示す説明図である。
【図１４】図１０の第１、第２の軸方向継手部材の他の例を示す説明図である。
【図１５】図１４の第１、第２の軸方向継手部材の作用説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係るトンネル周方向の連結構造を備えた合成セグメントの斜視図である。
【図１７】図１６の周方向継手部材の斜視図である。
【図１８】図１７の係合突部の斜視図である。
【図１９】合成セグメントの周方向の連結手順を示す説明図である。
【図２０】合成セグメントの周方向の連結手順を示す説明図である。
【図２１】抜け出し防止手段を備えた周方向継手部材の作用説明図である。
【図２２】本発明の実施の形態７に係る合成セグメントの側面図である。
【図２３】本発明の実施の形態８に係る合成セグメントを断面長方形のトンネルの周方向に連結した状態を示す説明図である。
【図２４】図２３の水平セグメントの説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
Ｓ セグメント、Ｓ1 既設セグメント、Ｓ2 連結セグメント、Ｓ3，Ｓ4 水平セグメント、Ｓ5 鉛直セグメント、１ａ，１ｂ 軸方向壁、２ａ〜２ｄ 鋼管、３ａ，３ｂ 主桁板、４ 拘束板、５ 外周側スキンプレート、８ 継手板、８ａ，８ｂ 短管（鋼管）、９ 箱状部、１０ 内周側スキンプレート、１３ 第１の軸方向継手部材、１４ 第２の軸方向継手部材、１７ 係止突部、１９ 係止段部、２０ 周方向継手部材、２３ 案内溝、２４ 係合部、２６ 係合突部、３２，３３ 係止突起、４０ コンクリート。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの周方向及び軸方向に連結して、トンネル壁を形成する合成セグメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のトンネル用合成セグメントに、トンネル周方向で隣合うセグメントに対向すべくトンネル軸方向に沿った一対の軸方向壁と、トンネル周方向に沿うほぼ扇形で一対以上の周方向壁と、トンネル壁を構成するためにトンネル周方向に沿った周壁、周方向壁と同形の一対の縦リブとの壁からなる箱状を呈すると共に、周方向壁において、トンネル径方向に関して周壁が配置される部分とは反対側となる部分に、周方向壁のトンネル周方向長さの全域又はほぼ全域にわたってトンネル軸方向に突出するフランジ部を形成してダクタイル鋳鉄製のセグメントを構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、セグメントの周方向及び軸方向の連結構造は多数提案されているが、その一例として、連結すべき一方のセグメントにおける鋼製周縁枠の外側フランジおよび内側フランジに突条を設け、他方のセグメントにおける鋼製周縁枠の外側フランジおよび内側フランジに突条を嵌合させる凹部を設け、一方のセグメントの鋼製周縁枠に挿込孔を有する係止金具を固定し、他方のセグメントの鋼製周縁枠に、挿込突起を有する挿込金具を固定し、挿込突起にセグメント引寄せ誘導斜面を設け、一対の突条を一対の凹部に嵌合させ、挿込突起を係止金具に挿込むようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、トンネル用円周方向継手部材を、セグメント組立時トンネル軸方向にスライド可能で、トンネル内外方向に非スライド的に互いに嵌り合う組立て時位置決めガイド兼用の嵌合凹部および係合凸部を有し、相対する部材間で面接触または近接して平行に配置される継手部板状鋼材で構成し、当該継手部板状鋼材に形成した貼付け溝に止水パッキングを貼付け、この止水パッキングの接触を介して両継手部板状鋼材が水密的に配設されるように構成したものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０７１００号公報
【特許文献２】特開平５−３３５９５号公報
【特許文献３】特許第３３４３０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のセグメントにおいては、鋼板をほぼ扇形状に切り出しして溶接するか、又はほぼ扇形状の鋳鉄を別途製作して設置することにより、セグメントの曲率を実現しているが、この方法では製作コストが嵩むばかりでなく、製作に時間がかかるという問題がある。
【０００７】
また、セグメントの製作時に、コンクリートの打設荷重に耐えるため、トンネル周方向に沿った周壁を構成する背面板又はスキンプレートの面外変形を抑制する補剛材が多数必要となり、これに加えて、セグメントの施工時には、セグメントをジャッキ等で押し込むため、トンネル周方向に沿うほぼ扇形状の軸方向壁（セグメント側面）の強度が問題となる。特に、大深度対応のトンネル用セグメントの場合、セグメント１体当りの重量の増加に比例してジャッキ等の押し込み力も増加する。この押し込み力に対応するためにも補剛材を多数設置する必要があり、セグメント１体当りの重量がさらに増加し、その結果施工性が悪化するという問題がある。
【０００８】
引用文献２のセグメントの連結構造は、セグメントの両端部の鋼製周縁枠に、先端部に突条と凹部が設けられた外側フランジ及び内側フランジを取付けると共に、一方の鋼製周縁枠に挿込孔を有する係止金具を固定し、他方の鋼製周縁枠にこの係止金具に挿入される挿込金具を固定してセグメントを連結するようにしているため、複雑な構造の多くの部品を必要とし、部品の製造及びセグメントへの取付けがきわめて面倒でコストアップになるばかりでなく、位置合わせなど施工もまた面倒である。
【０００９】
また、引用文献３の鋼製セグメント構造は、セグメントの一方のウエブの一端に複数の係合突起を設け、他方に突出して係合突起に係合する複数の係合孔を有する連結板を設けると共に、他方のウエブの一端に複数の係合孔を有する連結板を設け、他端に複数の係合突起を設けて、連結するセグメントをずらせて両者の継手部板状鋼材を当接し、ついで軸方向に押圧して連結板の係合孔を係合突起に嵌合して連結するようにしているので、多くの部品をセグメントに取付けるため、セグメントの製造が面倒でコストアップになるばかりでなく、位置合わせなど施工上もまた面倒である。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、構造が簡単で構成部材が少なく、そのため製造が容易で製造時間が短縮されてコストを低減することができ、その上施工性にすぐれた合成セグメントを提供することを目的としたものである。
また、本発明は、上記の合成セグメントにおいて、簡単な構造でセグメントを軸方向及び周方向に容易かつ確実に連結することができ、その上コストを大幅に低減することができる連結構造を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明に係る合成セグメントは、トンネルの周方向及び軸方向に複数連結してトンネル壁を構築する合成セグメントであって、トンネルの軸方向に所定の間隔で設けられた一対の軸方向壁と、該軸方向壁の外周側又は外周側と内周側に接合されたスキンプレートと、前記軸方向壁及びスキンプレートの両端部に接合された周方向壁と、これらで囲まれた領域に打設されたコンクリートとからなり、前記一対の軸方向壁を、内周側又は外周側に設けた鋼管と、該鋼管の外周側又は内周側に接合された主桁板とによって形成したものである。
【００１２】
（２）上記（１）の一対の軸方向壁を、内周側と外周側に設けた鋼管と、これら鋼管の間に接合された主桁板とによって形成した。
（３）上記（１）又は（２）の周方向壁を、軸方向壁の鋼管に対応して内面側に短管が設けられた継手板で構成した。
（４）上記（３）の短管を、軸方向壁の鋼管とほぼ同じ外形寸法で、鋼管の間隔とほぼ同じ長さの鋼管で形成した。
（５）また、上記（１）〜（４）のいずれかの一対の軸方向壁の間に複数の補強手段を設けた。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかのスキンプレートのコンクリート打設面、又は前記軸方向壁、スキンプレート、周方向壁及び補強手段のコンクリート打設面の全部若しくは一部にすべり止めを設けた。
【００１３】
（７）上記（１）〜（６）のいずれかの鋼管内にコンクリートを充填した。
（８）上記（７）のコンクリートを充填した鋼管の両端部に拘束板を接合した。
（９）上記（１）〜（８）のいずれかのコンクリートに、最大骨材寸法２０ｍｍ、スランプフロー６０ｃｍ±１０ｃｍ、空気量２％±１％の高流動コンクリートを使用した。
【００１４】
（１０）上記（１）〜（９）のいずれかの一対の軸方向壁の主桁板に、軸方向連結手段を設けた。
（１１）上記（１０）の軸方向連結手段を、一方の軸方向壁の主桁板の周方向に所定の間隔で設けた複数の第１の軸方向継手部材と、他方の軸方向壁の主桁板に前記第１の軸方向継手部材に対応して設けた第２の軸方向継手部材とによって構成した。
【００１５】
（１２）上記（１１）の第１の軸方向継手部材を、長手方向のほぼ２分の１が一方の主桁板から突出して該主桁板に接合された鋼パイプ又は丸鋼棒で形成し、第２の軸方向継手部材を、その端部が他方の主桁板に開口して該主桁板に接合され前記第１の軸方向継手部材が嵌入される鋼パイプで形成した。
（１３）上記（１１）又は（１２）の第１の軸方向継手部材と第２の軸方向継手部材に抜け止め手段を設けた。
【００１６】
（１４）上記（１）〜（１３）のいずれかの合成セグメントの両端部に周方向連結手段を設けた。
（１５）上記（１４）の周方向連結手段を、長方形の幅方向の両側の長手方向に設けられた断面四角形状の側壁の間に案内溝が形成された本体部と、該本体部の一方の端部側において前記案内溝を係合鋼板で覆って該係合鋼板と案内溝とによって形成された係合部と、前記本体部の他方の端部近傍において前記案内溝に取付けられ、前記側壁の上面から前記案内溝の深さとほぼ等しい高さで突出した係合突部とからなる周方向継手部材によって形成した。
【００１７】
（１６）上記（１５）の周方向継手部材に、抜け止め手段を設けた。
（１７）上記（１５）又は（１６）の周方向継手部材を、周方向壁又は周方向壁に代えて合成セグメントの両端部に前記係合突部が反対の位置になるように取付けた。
（１８）上記（１）〜（１７）の合成セグメントを、トンネルの周方向に沿ってほぼ円弧状に形成した。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る合成セグメントによれば、軸方向壁を鋼管と主桁板で構成したので、構成部材が少なく製造が容易でコストを低減することができる。
また、軸方向連結手段を第１の軸方向継手部材とこれが嵌合する第２の軸方向継手部材によって構成したので、合成セグメントを軸方向にワンタッチで連結することができ、連結作業がきわめて容易で作業性を向上することができる。
さらに、周方向連結手段を、同じ構造の周方向継手部材を合成セグメントの両端部に取付けて案内溝をガイドとすることにより、合成セグメントを周方向に容易に連結することができるので、作業性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る合成セグメントの一部を断面で示した斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
本発明に係る合成セグメント（以下、単にセグメントという）は、図３に示すように、地盤中に掘削されたトンネル内に、複数のセグメントＳをリング状に連結してトンネル周方向壁を形成し、このトンネル周方向壁をトンネルの軸方向に順次連結してトンネル壁を構築するためのものである。
【００２０】
図１、図２において、１ａ，１ｂはセグメントＳのトンネルの軸方向壁で、２ａ，２ｂはこの軸方向壁１ａ，１ｂを構成するトンネルの内周側に設けた断面多角形（図には四角形の場合が示してある）で中空の鋼材（以下、鋼管という）である。
この鋼管２ａ，２ｂ（以下、単に２と記すことがある）は、比較的断面積の小さい（例えば、１辺の幅１００ｍｍ）角形鋼管からなり、トンネルの周方向に沿って半径ｒ（図３参照）でほぼ円弧状に曲げ加工され、内部にはコンクリートが充填されている。
【００２１】
この場合、鋼管２ａ，２ｂは一般に市販のものを使用できるが、大きさや板厚などに制限があるため軸方向壁１ａ，１ｂに適用できない場合がある。このような場合は、４枚の鋼板の端縁部を溶接接合し、あるいは鋼板をＬ字状やコ字状に曲げ加工した鋼材を溶接接合し、さらには市販のアングルやチャンネル等の鋼材を溶接接合するなどしてもよく、また、多角形状の鋼管２ａ，２ｂを構成する場合は、複数枚の鋼板の端縁部を溶接接合してもよい（他の実施の形態においても同様である）。
【００２２】
３ａ，３ｂは鋼管２ａ，２ｂの円弧状の形状に沿って形成された主桁板で、鋼管２ａ，２ｂの軸方向の外壁に沿ってその外周側（図の下側）に溶接接合されており、これら鋼管２ａ，２ｂと主桁板３ａ，３ｂとにより、軸方向壁１ａ，１ｂが形成される。なお、主桁板３ａ，３ｂは、図２（ｂ）に示すように、鋼管２ａ，２ｂの軸方向の外壁に接合してもよい。
【００２３】
この軸方向壁１ａ，１ｂは、図２に示すように、トンネルの軸方向に所定の間隔Ｄで配設され、主桁板３ａ，３ｂの下端には主桁板３ａ，３ｂに沿って円弧状に形成され、トンネルの外周壁を形成する外周側スキンプレート５が溶接接合されて一体化されている。なお、外周側スキンプレート５の内壁面、したがって後述のコンクリート４０の打設面には、周方向に所定の間隔でスタッドの如きすべり止め６が複数列設けられている。７は軸方向壁１ａ，１ｂの間において、周方向に所定の間隔で設けられて、軸方向の間隔を保持する補強手段であるダイヤフラムである。なお、補強手段はダイヤフラム７に代えて丸棒や細い鋼管等を用いてもよい。
【００２４】
また、鋼管２ａ，２ｂの両端部には、内部に充填されたコンクリート４０を拘束する拘束板４が接合されており、両端部を拘束することにより、鋼管２ａ，２ｂとこれに充填されたコンクリート４０が一体化され、鋼管２ａ，２ｂの曲げ耐力及び曲げ剛性を向上することができる。８は両端部の開口部を閉塞する周方向壁を形成する継手板である。この場合、拘束板４を省略し、鋼管２ａ，２ｂを含む開口部を継手板８で閉塞してもよい。なお、セグメントＳの両端開口部の閉塞手段はこれに限定するものではなく、例えば周方向の継手部材など他の手段を用いてもよい。
【００２５】
これら軸方向壁１ａ，１ｂ、外周側スキンプレート５及び継手板８により、内周側が開口された箱状部９が形成され、この箱状部９にはコンクリート４０が打設されてセグメントＳが構成される。なお、図示してないが、コンクリート４０のひび割れ等を防止するために、箱状部９内に鉄筋等を配筋してもよい。
【００２６】
上記の説明では、鋼管２ａ，２ｂ内にコンクリート４０を充填した場合を示したが、これは省略してもよい。
また、外周側スキンプレート５の内壁面にすべり止め６を設けた場合を示したが、さらに、箱状部９を囲む鋼管２ａ，２ｂ、主桁板３ａ，３ｂ、ダイヤフラム７、継手板８の壁面の全部又は一部にもすべり止め６を設けてもよく、これにより、箱状部９とコンクリート４０をより強固に一体化することができる。なお、本実施の形態においては、軸方向壁１ａ，１ｂの内周側に鋼管２ａ，２ｂを設けた場合を示したが、鋼管２ａ，２ｂを外周側に設けてもよい（実施の形態２においても同様）。
【００２７】
ところで、鋼管２ａ，２ｂ及び箱状部９に充填するコンクリート４０は、セグメントＳの曲げ耐力や曲げ剛性を確保するために、隅々まで確実に充填されることが必要である。そこで、本実施の形態においては、最大骨材寸法：２０ｍｍ、スランプフロー：６０ｃｍ±１０ｃｍ、空気量：２％±１％の高流動コンクリート（以下、単にコンクリートと記すことがある）を使用した。これにより、鋼管２ａ，２ｂ及び箱状部９の隅々まで確実にコンクリート４０を充填することができた（他の実施の形態においても同様である）。
【００２８】
本実施の形態によれば、セグメントＳのトンネルの軸方向壁１ａ，１ｂを鋼管２ａ，２ｂと主桁板３ａ，３ｂとで構成したことにより、この鋼管２ａ，２ｂを座屈を生じることなくトンネルの周方向に沿った円弧状に曲げ成形することができるので、製造が容易である。また、これにより、トンネルの周方向の壁を構成する外周側スキンプレート５に補剛材を設ける必要がなく、コンクリート４０の打設時の荷重に耐えうる剛性を確保することができる。
さらに、鋼管２ａ，２ｂの両端部に拘束板４を接合することにより、鋼管２ａ，２ｂとその内部に充填したコンクリート４０との間に、周方向のせん断力に対するずれ止めが不要になる。
【００２９】
また、トンネルの軸方向壁１ａ，１ｂをコンクリート４０を充填した鋼管２ａ，２ｂと主桁板３ａ，３ｂで構成することにより、セグメントＳの側面の支圧強度が向上し、施工時のジャッキの大きな押込み力に耐えることができる。また、施工後、セグメントＳに発生する曲げ力に対して鋼管２ａ，２ｂのフランジ（上下面）が抵抗するため、縦鉄筋等の量を減らすことができる。
これらにより、セグメントＳの製造コストが低減され、製造時間が短縮されるばかりでなく、施工性を向上することができる。
【００３０】
［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２に係るセグメントの一部を省略した斜視図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、実施の形態１に係るセグメントＳの軸方向壁１ａ，１ｂを構成する鋼管２ａ，２ｂの内周面側の壁面（フランジ）に、内面側にすべり止め６が設けられ、鋼管２ａ，２ｂに沿って円弧状に曲げ加工された内面側スキンプレート１０を溶接により接合したものである。これにより、両軸方向壁１ａ，１ｂの間隔が確保されるので、実施の形態１におけるダイヤフラム７を省略することができる。なお、図４にはセグメントＳの外周側と内周側の両方にスキンプレート５，１０を設けた場合を示したが、内周側だけにスキンプレート１０を設けてもよい（以下の実施の形態においても同様である）。
【００３１】
本実施の形態における鋼管２ａ，２ｂを含む周方向の両端部の開口部の閉塞手段、及び製造手順は実施の形態１の場合とほぼ同様であるが、本実施の形態においては、コンクリート４０を充填する箱状部９の周囲が閉塞されているので、箱状部９へのコンクリート４０の充填にあたっては、先ず、セグメントＳの周方向の一方の開口部を継手板８で閉塞し、他方の開口部からコンクリート４０を充填し、コンクリート４０が固化したのちこの開口部を継手板８で閉塞すればよい。
本実施の形態の効果は、実施の形態１の場合とほぼ同様であるが、セグメントＳの内周面側にも内周側スキンプレート１０を設けたので、剛性をより向上することができる。
【００３２】
［実施の形態３］
図６は本発明の実施の形態３に係るセグメントの一部を省略した斜視図、図７は図６のＣ−Ｃ断面図である。なお、実施の形態１，２と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、実施の形態２に係るセグメントＳにおいて、軸方向壁１ａ，１ｂの外周側にも鋼管２ｃ，２ｄを設け、内周側と外周側の鋼管２ａと２ｃ、２ｂと２ｄの間を、それぞれ主桁板３ａ，３ｂで接合したものである。
【００３３】
すなわち、軸方向壁１ａ，１ｂの内外周側、したがって、セグメントＳの四隅に鋼管２ａ〜２ｄを設け、外周側の鋼管２ｃ，２ｄの外壁面間に、外周側スキンプレート５を溶接接合すると共に、内周側の鋼管２ａ，２ｂの内壁面間に、内周側スキンプレート１０を溶接接合したものである。
本実施の形態における鋼管２ａ〜２ｄを含む周方向端部の開口部の閉塞手段、及び製造手順は、実施の形態１，２の場合とほぼ同様である。なお、内周側スキンプレート１０は省略してもよいが、この場合は、必要に応じて内周側鋼管２ａ，２ｂの間に、コンクリート４０の充填に支障をきたさないような部材（例えば、丸棒）を適宜間隔で設けてもよい。
【００３４】
本実施の形態の効果は、実施の形態１，２の場合とほぼ同様であるが、さらに、セグメント１の軸方向壁１ａ，１ｂの内外周側にそれぞれ鋼管２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを設けたので、セグメントＳの剛性をより高めることができる。
【００３５】
［実施の形態４］
図８は本発明の実施の形態４に係るセグメントの要部の説明図である。
本実施の形態は、セグメントＳの両端部に接合する周方向壁である継手板８の内面側（箱状部９側）に、鋼管を設けたものである。
【００３６】
すなわち、図８（ａ）に示すように、実施の形態１，２のセグメントＳの場合は、軸方向壁１ａ，１ｂを構成する鋼管２ａ，２ｂとほぼ同じ外形寸法で、両鋼管２ａ，２ｂの間隔Ｄとほぼ同じ長さの鋼管８ａ（以下、短管という）を、継手板８の内面側の内周側（鋼管２ａ，２ｂと対応する位置）に溶接接合したものである。
また、実施の形態３のセグメントＳの場合は、同様にして継手板８の内面側の内周側と外周側に短管８ａ，８ｂを溶接接合したものである。
【００３７】
上記のように構成した図８（ａ）の継手板８は、図９に示すように、短管８ａを軸方向壁１ａ，１ｂの両鋼管２ａ，２ｂに間に挿入し、継手板８を軸方向壁１ａ，１ｂと外面側スキンプレート５の両端部にそれぞれ溶接接合する。図８（ｂ）の継手板８についても同様である。
本実施の形態によれば、継手板８の剛性を向上することができ、また、鋼管２ａ，２ｂの間に挿入した短管８ａ又は８ａ，８ｂにより、両鋼管２ａ，２ｂの間隔を保持することができる。
【００３８】
上記の説明では、短管８ａ，８ｂを軸方向壁１ａ，１ｂの鋼管２ａ，２ｂとほぼ同じ外形寸法の鋼管で構成した場合を示したが、鋼管２ａ，２ｂと外形寸法と異なる鋼管であってもよい。
また、短管８ａ，８ｂを両鋼管２ａ，２ｂの間隔Ｄとほぼ等しい長さに形成した場合を示したが、継手板８の幅と同じ長さに形成し、軸方向壁１ａ，１ｂと外周側スキンプレート５の両端部に接合するようにしてもよい。
【００３９】
［実施の形態５］
図１０は本発明の実施の形態５に係る一部を省略して示したトンネル軸方向の連結構造を備えた合成セグメントの斜視図、図１１はそのＤ−Ｄ断面図である。なお、以下の説明では、実施の形態３に係るセグメントにトンネルの軸方向の連結構造を設けた場合を示してあるが、実施形態１，２及び４のセグメントＳにも実施することができる。また、実施の形態３と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
両図において、セグメントＳの一方の軸方向壁（例えば、１ａ）の主桁板３ａの周方向（長手方向）には、所定の間隔で内径ｄ1の複数の第１の取付穴１１が設けられており、他方の軸方向壁１ｂの主桁板３ｂには、この第１の取付穴１１と対向して、その内径ｄ2が第１の取付穴ｄ1の内径より大きい第２の取付穴１２が設けられている。この第１、第２の取付穴１１，１２の数は特に限定しないが、それぞれ４個以上の偶数個であることが望ましい。
【００４１】
１３は主桁板３ａに設けた第１の取付穴１１に、長手方向の中央部近傍まで挿入して主桁板３ａに溶接接合された軸方向連結手段を構成する第１の軸方向継手部材、１４は主桁板３ｂに設けた第２の取付穴１２に、その端部が主桁板３ｂの外面とほぼ同一平面になるまで挿入されて、主桁板３ｂに溶接接合された軸方向連結手段を構成する第２の軸方向継手部材である。
【００４２】
第１、第２の軸方向継手部材１３，１４の一例を図１２に示す。第１の軸方向継手部材１３は外径ｄ3が主桁板３ａに設けた第１の取付穴１１の内径ｄ1とほぼ等しい鋼パイプ（鋼管）からなり、その先端部の外周は面取りされている。また、第２の軸方向継手部材１４はその長さが第１の軸方向継手部材１３より短かく（例えば、２分の１程度）、外径ｄ4が主桁板３ｂに設けた第２の取付穴１２の内径ｄ2とほぼ等しく、内径ｄ5が第１の軸方向継手部材１３の外径ｄ3とほぼ等しい鋼パイプ（鋼管）からなっている。なお、第１の軸方向継手部材１３は丸鋼棒で形成してもよい。
【００４３】
このような第１、第２の軸方向継手部材１３，１４を有するセグメントＳの製造にあたっては、実施の形態３の場合と同様に、鋼管２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄと、あらかじめ第１、第２の取付穴１１，１２が設けられた主桁板３ａ，３ｂからなる軸方向壁１ａ，１ｂを所定の間隔Ｄで配置し、その外周側に外周側スキンプレート５を、内周側に内周側スキンプレート１０をそれぞれ溶接接合すると共に、一方の周方向の端部の開口部を継手板８で閉塞する。
【００４４】
そして、箱状部９にコンクリート４０を充填する前に、主桁板３ａに設けた第１の取付穴１１に、それぞれ第１の軸方向継手部材１３を長手方向の中央部近傍まで挿入し、主桁板３ａに溶接接合する。また、主桁板３ｂに設けた第２の取付穴１２に、それぞれ第２の軸方向継手部材１４をその端部が主桁板３ｂの外面とほぼ同一平面になるまで挿入し、主桁板３ｂに溶接接合する。
【００４５】
ついで、開口された周方向の他方の端部の開口部から箱状部９内にコンクリート４０を充填し、コンクリート４０が固化したのち継手板８により開口部を閉塞する。これにより、図１１（ｂ）に示すように、第１の軸方向継手部材１３の箱状部９内に挿入された部分、及び第２の軸方向継手部材１４は、主桁板３ａ，３ｂへの溶接接合と相俟って、コンクリート４０により強固に固定される。
【００４６】
次に、上記のような軸方向継手部材１３，１４を備えたセグメントＳの軸方向の連結手順の一例について、図１３により説明する。
図１３（ａ）において、Ｓ1はトンネル内に設置された既設セグメント、Ｓ2はこの既設セグメントＳ1のトンネル軸方向に連結する連結セグメントで、既設セグメントＳ1は第２の軸方向継手部材１４が設けられた軸方向壁１ｂが手前側に位置しており、第１の軸方向継手部材１３が設けられた軸方向壁１ａを既設セグメントＳ1と対向させて連結セグメントＳ2を搬入する。そして、連結セグメントＳ2を矢印方向に移動させて第１の軸方向継手部材１３と第２の軸方向継手部材１４を整合させ、連結セグメントＳ2を矢印方向に押圧して第１の軸方向継手部材１３を第２の軸方向継手部材１４に嵌入すれば、図１３（ｂ）に示すように、両者は一体に連結される。
【００４７】
図１４は第１の軸方向継手部材１３と第２の軸方向継手部材１４の他の例を示す説明図である。第１の軸方向継手部材１３の長手方向のほぼ中央部から先端部側（軸方向壁１ａ又は１ｂの主桁板３ａ又は３ｂから突出する部分）には、円周上にほぼ等間隔でスリット１５が設けられて、それぞれ弾性が付与された弾性片１６が形成されており、弾性片１６の先端部外周には先端部側に傾斜面を有する係止突部１７がそれぞれ設けられている。また、第２の軸方向継手部材１４の先端部側の内周面は拡径（拡径部１８）されて、係止突部１７に対応して係止段部１９が設けられており、これらにより抜け止め手段を構成している。
【００４８】
既設セグメントＳ1に連結セグメントＳ2を連結するために、第１の軸方向継手部材１３を第２の軸方向継手部材１４に挿入すると、係止突部１７が第２の軸方向継手部材１４の内壁に当るが、弾性片１６が撓んで縮径されるため、容易に挿入することができる。さらに挿入されて係止突部１７が第２の軸方向継手部材１４の拡径部１８に達すると、各弾性片１６が元の状態に戻って拡径され、図１５に示すように、係止突部１７が係止段部１９に係止する。
これにより、第１の軸方向継手部材１３が第２の軸方向継手部材１４から抜け出すことがないので、連結セグメントＳ2は既設セグメントＳ1に強固に連結される。なお、係止突部１７は、各弾性片１６に設けた突起で形成してもよい。
【００４９】
本実施の形態によれば、セグメントＳをトンネルの軸方向に連結するために、一方の軸方向壁（例えば、１ａ）の主桁板３ａに第１の軸方向継手部材１３を設け、他方の軸方向壁１ｂの主桁板３ｂに第２の軸方向継手部材１４を設けたので、連結セグメントＳ2の第１の軸方向継手部材１３を、既設セグメントＳ1の第２の軸方向継手部材１４に挿入することにより連結セグメントＳ2を既設セグメントＳ1にワンタッチで連結することができる。この場合、第１の軸方向継手部材１３と第２の軸方向継手部材１４との間に、例えば、図１４、図１５で説明したような抜け止め手段を設ければ、連結セグメントＳ2を既設セグメントＳ1により強固に連結することができる。なお、図１４、図１５は抜け出し防止手段の一例を示すもので、これに限定するものではなく、他の手段によってもよい。
【００５０】
本実施の形態によれば、軸方向連結手段を軸方向壁１ａ，１ｂを構成する主桁板３ａ，３ｂに設けたので、製造が容易で既設セグメントＳ1のトンネル軸方向に、連結セグメントＳ2をワンタッチで連結することができる。このためセグメントの製造が容易であるばかりでなく、トンネル軸方向への連結作業性を大幅に向上することができる。
【００５１】
［実施の形態６］
図１６は本発明の実施の形態６に係るトンネルの周方向連結手段を備えたセグメントの斜視図である。なお、以下の説明では、実施の形態３のセグメントＳにトンネルの周方向連結手段を設けた場合を示してあり、実施の形態３と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
図１６において、２０はセグメントＳの周方向の両端部に設けられた周方向継手部材で、その一例を図１７に示す。
この周方向継手部材２０を構成する本体部２１は、長方形の鋼板の幅方向の両側を互いに内側に折曲げて、長手方向に断面四角形状の側壁２２ａ，２２ｂを形成すると共に、両側壁２２ａ，２２ｂの間の長手方向に案内溝２３を形成したものである。なお、本体部２１は、例えば短冊状の幅方向の両側の長手方向に、角形の鋼管、チャンネル状の鋼材あるいは断面四角形の鋼棒を接合して、その間に案内溝２３を設けてもよく、あるいは、角形の鋼管等を所定の間隔で並設してその間に継手板等を接合して案内溝２３を形成してもよい。
【００５３】
本体部２１の長さＬは、セグメントＳの幅とほぼ等しいか、又はこれより若干短かく、また、幅ＷはセグメントＳの厚みとほぼ等しいか、又はこれより若干狭く選ばれている。なお、側壁２２ａ，２２ｂの一辺の幅は、セグメントＳの軸方向壁１ａ，１ｂに設けた鋼管２ａ，２ｂの一辺の幅とほぼ等しく形成することが望ましい。
【００５４】
２５は本体部２１の一方の端部において、案内溝２３を覆って両側壁２２ａ，２２ｂに溶接接合された係合鋼板で、その上面は側壁２２ａ，２２ｂの上面（以下、フランジという）と同一平面又はこれより若干低くなっており、案内溝２３と係合鋼板２５とにより後述の係合突部２６の係合部２４が形成されている。なお、係合部２４は、例えば鋼板をコ字状に折曲げて案内溝２３に挿入し、その両側板を側壁２２ａ，２２ｂの内壁面に溶接接合して形成してもよい。
【００５５】
２６は本体部２１の他方の端部側において案内溝２３に取付けられた係合突部で、図１８に示すように、鋼板を折曲げて、天板２７と側板２８ａ，２８ｂとによりほぼコ字状に形成し、天板２７の幅Ｗ2を案内溝２３の幅Ｗ1とほぼ等しく、側板２８ａ，２８ｂの高さｈを案内溝２３の深さｔのほぼ２倍の高さとする。そして、側板２８ａ，２８ｂの一端（以下、先端部という）から長手方向のほぼ中央部付近まで、下端部から側板２８ａ，２８ｂのほぼ２分の１より若干高い位置から、後部になるにしたがって下方に傾斜して段部３０につながる係止部２９を設け、天板２７の先端部側及び係止部２９の上方の側板２８ａ，２８ｂをそれぞれ斜め内側に折曲げて、先端部がやや細い嵌入部３１を形成したものである。
【００５６】
この係合突部２６は、本体部２１の他端（係合部２４の反対側）から若干係合部２４側に寄った位置（係合鋼板２５の長さより内側の位置）において案内溝２３内に挿入され、両側板２８ａ，２８ｂが両側壁２２ａ，２２ｂに溶接接合されて一体に取付けられる。このとき、係合突部２６の両側壁２２ａ，２２ｂのフランジ面からの突出長ｈ1は、案内溝２３の深さｔとほぼ等しくなっている。
このように、本体部２１に係合部２４が設けられ係合突部２６が取付けられた周方向継手部材２０は、幅方向が左右対称構造となっている。
【００５７】
上記のように構成した周方向継手部材２０は、図１６に示すように、コンクリート４０を打設する前に、セグメントＳの周方向の一方の開口部又は実施の形態４で説明した継手板８の外面側に、例えば、係合突部２６を手前にして、かつ両側壁２２ａ，２２ｂのフランジ面が開口部の端部とほぼ同一平面になるように挿入し、軸方向壁１ａ，１ｂ及び外周側スキンプレート５と内周側スキンプレート１０に溶接接合して取付ける。なお、開口部に挿入するにあたり、軸方向壁１ａ，１ｂ（特に鋼管２ａ，２ｂ）に干渉する部分があるときは、その部分又は鋼管２ａ，２ｂの一部を切除する。
【００５８】
ついで、セグメントＳの箱状部９にコンクリート４０を充填する。そして、コンクリート４０が固化したのち、セグメントＳの周方向の他方の端部の開口部に、上記の周方向継手部材２０と同じ構造の周方向継手部材２０を、係合突部２６を奥側にして、すなわち、セグメントＳの周方向の両端部に取付けた周方向継手部材２０の係合突部２６が反対の位置になるように、上記と同様の要領で取付ける。
【００５９】
次に、上記のように周方向継手部材２０が両端部に取付けられたセグメントＳのトンネル周方向への連結手順の一例について、図１９、図２０により説明する。なお、Ｓ1はトンネル周方向に既に設置された既設セグメント、Ｓ2はこの既設セグメントＳ1に連結する連結セグメントである。
【００６０】
先ず、図１９に示すように、連結セグメントＳ2をその係止突部２６が、既設セグメントＳ1の係合部２４ａと係止突部２６ａの間に位置するように搬入する。ついで、図２０（ａ）に示すように、連結セグメントＳ2を矢印ａ方向に移動させ、両者の係合突部２６ａ，２６ｂを相手方の案内溝２３ｂ，２３ａにそれぞれ嵌入する。このとき、両セグメントＳ1，Ｓ2の周方向継手部材２０ａ，２０ｂの側壁２２ａ，２２ｂのフランジ面が当接し、また、係合突部２６ａ，２６ｂの天板２７が相手方の案内溝２３ｂ，２３ａの底部にほぼ接触する。
【００６１】
そして、連結セグメントＳ2を矢印ｂ方向（トンネルの軸方向）に押圧し、図２０（ｂ）に示すように、既設セグメントＳ1の係合突部２６ａを連結セグメントＳ2の係合部２４ａに、連結セグメントＳ2の係合突部２６ｂを既設セグメントＳ1の係合部２４ａにそれぞれ嵌入し、連結セグメントＳ2の軸方向壁１ｂが既設セグメントＳ1の軸方向壁１ｂと同一平面上に位置するまで押込む。このとき、両セグメントＳ1，Ｓ2の係合突部２６ａ，２６ｂの係止部２９ａ，２９ｂが相手方の係合鋼板２５ｂ，２５ａに係止する。
【００６２】
これにより、既設セグメントＳ1への連結セグメントＳ2の連結が終了する。以下同様にして、既設セグメントＳ1に連結セグメントＳ3，Ｓ4，Ｓ5，…を順次連結して、トンネル周方向壁を構築する。なお、連結セグメントＳ2の押込みにあたっては、トンネルの掘削に用いるシールドマシンに装備されているジャッキの推進力を利用することができる。
【００６３】
上記のように両端部に周方向継手部材２０が取付けられたセグメントＳは、既設セグメントＳ1の係合突部２６ａが連結セグメントＳ2の案内溝２３ｂに沿って係合部２４ｂ内に嵌入されて、その天板２７が案内溝２３ｂの底面に接触し、また、係止部２９ａが係合部２４ｂの係合鋼板２５ｂに係止する。同様に、連結セグメントＳ2の係合突部２６ｂが既設セグメントＳ1の係合部２４ａに嵌入され、係止部２９ｂが係合鋼板２５ａに係止するので、係合突部２６ａ，２６ｂの天板２７と案内溝２３ｂ，２３ａの底部とが接触し、また、両者の係止部２９ａ，２９ｂとこれが係止する係合鋼板２５ｂ，２５ａとの楔作用により、連結セグメントＳ2は既設セグメントＳ1は強固に連結される。
【００６４】
図２１は本実施の形態の他の例を示す説明図である。本例においては、図２１（ａ）に示すように、一方のセグメントＳ1（以下の説明では、既設セグメントＳ1と連結セグメントＳ2について記す）に設けた周方向継手部材２０ａの係合突部２６ａの天板２７に、先端部から後端部に向って高くなる傾斜面を有する側面三角形状の係止突起３２を設けると共に、連結セグメントＳ2の周方向継手部材２０ｂの案内溝２３ｂの底部の、両セグメントＳ1，Ｓ2を連結したときに係合突部２６ａに設けた係止突起３２が係止する位置に、係合突部２６ｂ側から係止部２４ｂに向って高くなる傾斜面を有する側面三角形状の係止突起３３を設けて抜け止め手段を形成したものである。なお、図示してないが、連結セグメントＳ2に設けた周方向継手部材２０ｂの係合突部２６ｂの天板２７、及び既設セグメントＳ1に設けた周方向継手部材２０ａの案内溝２３ａの底部にも同様にして係止突起３２，３３が設けられている。
【００６５】
このように周方向継手部材２０ａ，２０ｂに抜け止め手段を設けたので、既設セグメントＳ1に連結セグメントＳ2を連結すると、図２１（ｂ）に示すように、両者の周方向継手部材２０ａ，２０ｂの係合突部２６ａ，２６ｂの天板２７に設けた係合突起３２が、相手方の案内溝２３ｂ，２３ａの底部に設けた係止突起３３に係止するので、連結セグメントＳ2がトンネル軸方向に抜け出すのを確実に防止することができる。
【００６６】
上記の説明では、本実施の形態に係る周方向継手部材２０を、実施の形態３に係るセグメントＳに設けた場合を示したが、実施の形態１，２又は４に係るセグメントＳにも本実施の形態に係る周方向継手部材２０を設けることができる。なお、実施の形態１に実施する場合、及び実施の形態３において内側スキンプレート１０を設けない場合は、周方向継手部材２０の本体部２１の背面側の幅方向に、長手方向に所定の間隔で複数の補強板を設けてもよい。これにより、本体部２１の案内溝２３を補強すると共に、箱状部９に充填されたコンクリート４０の付着力を高めることができる。
【００６７】
本実施の形態によれば、周方向継手部材２０は幅方向が左右対称構造となっているため、セグメントＳの周方向の両端部に、同じ構造の周方向継手部材２０を係合突部２６の位置を変えるだけで取付ければよいので、一種類の周方向継手部材２０を準備すればよく、このため、周方向継手部材２０の製造、在庫管理、セグメントＳへの取付けなどがきわめて容易であり、コストを低減することができる。
【００６８】
また、セグメントＳのトンネル周方向の連結にあたっては、既設セグメントＳ1の周方向継手部材２０ａの係合部２４ａと係合突部２６ａとの間の適宜位置に、連結セグメントＳ2の周方向継手部材２０ｂの係合突部２６ｂを位置させ、両係合突部２６ａ，２６ｂを案内溝２３ｂ，２３ａに嵌入して押し込めばよいので、連結セグメントＳ2の位置合わせの自由度を大幅に拡大することができ、このため施工がきわめて容易である。
【００６９】
さらに、既設セグメントＳ1と連結セグメントＳ2は、両者の周方向継手部材２０ａ，２０ｂの係合突部２６ａ，２６ｂが相手方の案内溝２３ｂ，２３ａに嵌入されて、その係止部２９ａ，２９ｂに相手方の係合部２４ｂ，２４ａの係合鋼板２５ｂ，２５ａが楔状に係止するので、係合突部２６ａ，２６ｂや係合鋼板２５ａ，２５ｂの変形が防止されるばかりでなく、連結セグメントＳ1が押込み方向や押込み方向と直角方向に抜け出すことがない。
【００７０】
［実施の形態７］
図２２は本発明の実施の形態７に係るセグメントの側面図である。
実施の形態１〜６においては、鋼管２ａ，２ｂ（又は２ａ〜２ｄ）と主桁板３ａ，３ｂを円弧状に形成して軸方向壁１ａ，１ｂを構成した場合を示したが、本実施の形態は、直線状の鋼管２ａ，２ｂ（又は２ａ〜２ｄ）と主桁板３ａ，３ｂをそれぞれ複数Ｓ11，Ｓ12，Ｓ13（図２０は３つの場合が示してある）に分割し、これらを溶接接合して円弧状に近似した形状の軸方向壁１ａ，１ｂを形成したものである。
本実施の形態においても実施の形態１〜６とほぼ同様のセグメントＳを構成することができ、ほぼ同様の効果を得ることができる。
【００７１】
上記の実施の形態１〜７においては、断面円形のトンネルの周壁を構成するセグメントＳについて説明したが、これら各実施の形態に係るセグメントＳは、断面楕円形状のトンネルの内壁を構成するセグメントＳにも実施することができる。この場合は、セグメントＳのトンネルの周方向への設置場所に応じて、円弧状の曲げ半径ｒを変えればよい。
【００７２】
［実施の形態８］
図２３は本発明の実施の形態８に係るセグメントにより、トンネル周方向壁を構築した説明図、図２４は図２３の水平方向のセグメントの説明図である。なお、実施の形態１〜７と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
実施の形態１〜７では、地盤に掘削された断面円形のトンネルの内周面に複数の円弧状のセグメントＳをリング状に接合してトンネルの周壁を構築した場合について説明したが、本実施の形態は、断面が長方形（四角形）のトンネルの周壁を構築するセグメントに関するものである。
【００７３】
実施の形態１〜７のセグメントＳは、断面円形のトンネルの周方向に沿って半径ｒでほぼ円弧状に形成した場合を示したが、本実施の形態においては、セグメントＳを円弧状に曲げ加工することなく、平版状に形成する。そして、上部の水平セグメントＳ3，Ｓ3、及び下部の水平セグメントＳ4，Ｓ4の両端部を、左右の鉛直セグメントＳ5で連結して四角形の周方向壁を構築したものである。なお、図には上下の水平セグメントＳ3，Ｓ4が各２本、左右の鉛直セグメントＳ5がそれぞれ１本の場合を示したが、トンネルの大きさに応じて適宜数の水平セグメントＳ3，Ｓ4及び鉛直セグメントＳ5を連結する。
【００７４】
この場合、両端部に位置する水平セグメントＳ3，Ｓ4（鉛直セグメントＳ5と連結するセグメント）は、例えば、図２４に示すように、隣接する水平セグメントＳ3（又はＳ4）と連結する側の端部には、例えば、実施の形態６で説明した周方向継手部材２０を取付け、鉛直セグメントＳ5と接続する側の端部は例えば継手板８で閉塞し、その下面（又は上面）に、鉛直セグメントＳ5と連結する周方向継手部材２０を設ければよい。なお、トンネル軸方向に連結する軸方向連結部材には、例えば、実施の形態５で説明した第１の連結部材１３と第２の連結部材１４を設ければよい。
本実施の形態においても、実施の形態１〜７の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００７５】
上記の説明では、本発明に係るセグメントＳの軸方向連結手段に、一方の主桁板３ａに接合された鋼パイプ又は丸棒からなる第１の軸方向継手部材１３と、他方の主桁板３ｂにに接合された鋼パイプからなる第２の軸方向継手部材１４とによって構成し、周方向連結手段を案内溝２３に固定された係合突部２６及びこの係合突部２６が係止する係合部２４を備えた周方向継手部材２０で構成した場合を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、軸方向及び周方向の両者又はいずれか一方をボルトで連結するなど、他の手段によってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る合成セグメントの一部を断面で示した斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の合成セグメントをトンネルの周方向に連結した状態を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る合成セグメントの一部を省略した斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る合成セグメントの一部を省略した斜視図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る合成セグメントの要部の説明図である。
【図９】図８の継手板を軸方向壁と外周側スキンプレートに接合した状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る一部を省略して示したトンネル軸方向の連結構造を備えた合成セグメントの斜視図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】図１０の第１、第２の軸方向継手部材の一例を示す説明図である。
【図１３】図１０の合成セグメントのトンネル軸方向の連結手順を示す説明図である。
【図１４】図１０の第１、第２の軸方向継手部材の他の例を示す説明図である。
【図１５】図１４の第１、第２の軸方向継手部材の作用説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係るトンネル周方向の連結構造を備えた合成セグメントの斜視図である。
【図１７】図１６の周方向継手部材の斜視図である。
【図１８】図１７の係合突部の斜視図である。
【図１９】合成セグメントの周方向の連結手順を示す説明図である。
【図２０】合成セグメントの周方向の連結手順を示す説明図である。
【図２１】抜け出し防止手段を備えた周方向継手部材の作用説明図である。
【図２２】本発明の実施の形態７に係る合成セグメントの側面図である。
【図２３】本発明の実施の形態８に係る合成セグメントを断面長方形のトンネルの周方向に連結した状態を示す説明図である。
【図２４】図２３の水平セグメントの説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
Ｓ セグメント、Ｓ1 既設セグメント、Ｓ2 連結セグメント、Ｓ3，Ｓ4 水平セグメント、Ｓ5 鉛直セグメント、１ａ，１ｂ 軸方向壁、２ａ〜２ｄ 鋼管、３ａ，３ｂ 主桁板、４ 拘束板、５ 外周側スキンプレート、８ 継手板、８ａ，８ｂ 短管（鋼管）、９ 箱状部、１０ 内周側スキンプレート、１３ 第１の軸方向継手部材、１４ 第２の軸方向継手部材、１７ 係止突部、１９ 係止段部、２０ 周方向継手部材、２３ 案内溝、２４ 係合部、２６ 係合突部、３２，３３ 係止突起、４０ コンクリート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの周方向及び軸方向に複数連結してトンネル壁を構築する合成セグメントであって、
トンネルの軸方向に所定の間隔で設けられた一対の軸方向壁と、該軸方向壁の外周側又は外周側と内周側に接合されたスキンプレートと、前記軸方向壁及びスキンプレートの両端部に接合された周方向壁と、これらで囲まれた領域に打設されたコンクリートとからなり、
前記一対の軸方向壁を、内周側又は外周側に設けた鋼管と、該鋼管の外周側又は内周側に接合された主桁板とによって形成したことを特徴とする合成セグメント。
【請求項２】
前記一対の軸方向壁を、内周側と外周側に設けた鋼管と、これら鋼管の間に接合された主桁板とによって形成したことを特徴とする請求項１記載の合成セグメント。
【請求項３】
前記周方向壁を、前記軸方向壁の鋼管に対応して内面側に短管が設けられた継手板で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の合成セグメント。
【請求項４】
前記短管を、前記軸方向壁の鋼管とほぼ同じ外形寸法で、前記鋼管の間隔とほぼ同じ長さの鋼管で形成したことを特徴とする請求項３記載の合成セグメント。
【請求項５】
前記一対の軸方向壁の間に複数の補強手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項６】
前記スキンプレートのコンクリート打設面、又は前記軸方向壁、スキンプレートの周方向壁及び補強手段のコンクリート打設面の全部若しくは一部にすべり止めを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項７】
前記鋼管内にコンクリートを充填したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項８】
前記コンクリートを充填した鋼管の両端部に拘束板を接合したことを特徴とする請求項７記載の合成セグメント。
【請求項９】
前記コンクリートに、最大骨材寸法２０ｍｍ、スランプフロー６０ｃｍ±１０ｃｍ、空気量２％±１％の高流動コンクリートを使用したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項１０】
前記一対の軸方向壁の主桁板に、軸方向連結手段を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項１１】
前記軸方向連結手段を、一方の軸方向壁の主桁板の周方向に所定の間隔で設けた複数の第１の軸方向継手部材と、他方の軸方向壁の主桁板に前記第１の軸方向継手部材に対応して設けた第２の軸方向継手部材とによって構成したことを特徴とする請求項１０記載の合成セグメント。
【請求項１２】
前記第１の軸方向継手部材を、長手方向のほぼ２分の１が一方の主桁板から突出して該主桁板に接合された鋼パイプ又は丸鋼棒で形成し、第２の軸方向継手部材を、その端部が他方の主桁板に開口して該主桁板に接合され前記第１の軸方向継手部材が嵌入される鋼パイプで形成したことを特徴とする請求項１１記載の合成セグメント。
【請求項１３】
前記第１の軸方向継手部材と第２の軸方向継手部材に抜け止め手段を設けたことを特徴とする請求項１１又は１２記載の合成セグメント。
【請求項１４】
前記合成セグメントの両端部に周方向連結手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項１５】
前記周方向連結手段を、長方形の幅方向の両側の長手方向に設けられた断面四角形状の側壁の間に案内溝が形成された本体部と、該本体部の一方の端部側において前記案内溝を係合鋼板で覆って該係合鋼板と案内溝とによって形成された係合部と、前記本体部の他方の端部近傍において前記案内溝に取付けられ、前記側壁の上面から前記案内溝の深さとほぼ等しい高さで突出した係合突部とからなる周方向継手部材によって形成したことを特徴とする請求項１４記載の合成セグメント。
【請求項１６】
前記周方向継手部材に、抜け止め手段を設けたことを特徴とする請求項１５記載の合成セグメント。
【請求項１７】
前記周方向継手部材を、周方向壁又は周方向壁に代えて合成セグメントの両端部に前記係合突部が反対の位置になるように取付けたことを特徴とする請求項１５又は１６記載の合成セグメント。
【請求項１８】
トンネルの周方向に沿ってほぼ円弧状に形成したことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項１】
トンネルの周方向及び軸方向に複数連結してトンネル壁を構築する合成セグメントであって、
トンネルの軸方向に所定の間隔で設けられた一対の軸方向壁と、該軸方向壁の外周側又は外周側と内周側に接合されたスキンプレートと、前記軸方向壁及びスキンプレートの両端部に接合された周方向壁と、これらで囲まれた領域に打設されたコンクリートとからなり、
前記一対の軸方向壁を、内周側又は外周側に設けた鋼管と、該鋼管の外周側又は内周側に接合された主桁板とによって形成したことを特徴とする合成セグメント。
【請求項２】
前記一対の軸方向壁を、内周側と外周側に設けた鋼管と、これら鋼管の間に接合された主桁板とによって形成したことを特徴とする請求項１記載の合成セグメント。
【請求項３】
前記周方向壁を、前記軸方向壁の鋼管に対応して内面側に短管が設けられた継手板で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の合成セグメント。
【請求項４】
前記短管を、前記軸方向壁の鋼管とほぼ同じ外形寸法で、前記鋼管の間隔とほぼ同じ長さの鋼管で形成したことを特徴とする請求項３記載の合成セグメント。
【請求項５】
前記一対の軸方向壁の間に複数の補強手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項６】
前記スキンプレートのコンクリート打設面、又は前記軸方向壁、スキンプレートの周方向壁及び補強手段のコンクリート打設面の全部若しくは一部にすべり止めを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項７】
前記鋼管内にコンクリートを充填したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項８】
前記コンクリートを充填した鋼管の両端部に拘束板を接合したことを特徴とする請求項７記載の合成セグメント。
【請求項９】
前記コンクリートに、最大骨材寸法２０ｍｍ、スランプフロー６０ｃｍ±１０ｃｍ、空気量２％±１％の高流動コンクリートを使用したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項１０】
前記一対の軸方向壁の主桁板に、軸方向連結手段を設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項１１】
前記軸方向連結手段を、一方の軸方向壁の主桁板の周方向に所定の間隔で設けた複数の第１の軸方向継手部材と、他方の軸方向壁の主桁板に前記第１の軸方向継手部材に対応して設けた第２の軸方向継手部材とによって構成したことを特徴とする請求項１０記載の合成セグメント。
【請求項１２】
前記第１の軸方向継手部材を、長手方向のほぼ２分の１が一方の主桁板から突出して該主桁板に接合された鋼パイプ又は丸鋼棒で形成し、第２の軸方向継手部材を、その端部が他方の主桁板に開口して該主桁板に接合され前記第１の軸方向継手部材が嵌入される鋼パイプで形成したことを特徴とする請求項１１記載の合成セグメント。
【請求項１３】
前記第１の軸方向継手部材と第２の軸方向継手部材に抜け止め手段を設けたことを特徴とする請求項１１又は１２記載の合成セグメント。
【請求項１４】
前記合成セグメントの両端部に周方向連結手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の合成セグメント。
【請求項１５】
前記周方向連結手段を、長方形の幅方向の両側の長手方向に設けられた断面四角形状の側壁の間に案内溝が形成された本体部と、該本体部の一方の端部側において前記案内溝を係合鋼板で覆って該係合鋼板と案内溝とによって形成された係合部と、前記本体部の他方の端部近傍において前記案内溝に取付けられ、前記側壁の上面から前記案内溝の深さとほぼ等しい高さで突出した係合突部とからなる周方向継手部材によって形成したことを特徴とする請求項１４記載の合成セグメント。
【請求項１６】
前記周方向継手部材に、抜け止め手段を設けたことを特徴とする請求項１５記載の合成セグメント。
【請求項１７】
前記周方向継手部材を、周方向壁又は周方向壁に代えて合成セグメントの両端部に前記係合突部が反対の位置になるように取付けたことを特徴とする請求項１５又は１６記載の合成セグメント。
【請求項１８】
トンネルの周方向に沿ってほぼ円弧状に形成したことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の合成セグメント。
【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２】
【図３】
【図４】
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【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００８−１４４４４６（Ｐ２００８−１４４４４６Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３１９５４（Ｐ２００６−３３１９５４）
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（０００２３１１１０）ＪＦＥ建材株式会社 (150)
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（０００２３１１１０）ＪＦＥ建材株式会社 (150)
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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