合成セグメント
【課題】鋼材とコンクリートとの力伝達をなし得る補強構造で、かつ、形状矯正をしなくてもセグメント端面における寸法精度を確保することができる合成セグメントを提供する。
【解決手段】トンネル周方向に延在しかつトンネル軸方向に並列配置された２以上の主桁７と、トンネル周方向に延在し、セグメント外周面又は内周面とトンネル軸方向端面とがなす角部を形成する断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄと、トンネル軸方向最外位置に配置された主桁７及びその外側に位置する構造部材４ａ〜４ｄに弾性体座金を介してボルト又はドリルねじにより固定され、主桁７と構造部材４ａ〜４ｄとを相互に連結する橋渡し材１５ａとを有する鋼殻の内部に、コンクリート８を充填して合成セグメント１とする。
【解決手段】トンネル周方向に延在しかつトンネル軸方向に並列配置された２以上の主桁７と、トンネル周方向に延在し、セグメント外周面又は内周面とトンネル軸方向端面とがなす角部を形成する断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄと、トンネル軸方向最外位置に配置された主桁７及びその外側に位置する構造部材４ａ〜４ｄに弾性体座金を介してボルト又はドリルねじにより固定され、主桁７と構造部材４ａ〜４ｄとを相互に連結する橋渡し材１５ａとを有する鋼殻の内部に、コンクリート８を充填して合成セグメント１とする。
【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複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を構成する円弧版状又は平版状の合成セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
地中トンネルを構築する方法として広く知られているシールド工法では、一般的に、構築される閉空間を保持する目的でセグメントが用いられている。このセグメントは、通常、トンネルの周方向及び軸方向に複数個連結され、地中に構築される閉空間を保持する覆工材であり、コンクリート製、鉄製又はこれらを組み合わせた合成構造製のものが知られている。また、鉄製セグメントには、鋼板を所定の寸法形状に切断した後、溶接等により組み立てられる鋼製セグメント、及び鋳型で成型する鋳鉄製セグメントがある。
【０００３】
近年、トンネル径の大口径化及びトンネル覆工厚さの縮小化等のニーズから、高耐力なセグメントが求められており、鋼材からなる鋼殻の内部にコンクリートを充填した構造の合成セグメント（例えば、特許文献１参照）が採用されるようになってきている。この特許文献１に記載されている合成セグメントは、溶接ひずみを生じることなくコンクリートと鋼材との付着を高めるために、外周面側の角部を形成する断面が略Ｌ形状の構造部材と、内周面側の角部を形成する断面が略Ｌ形状の構造部材と、これらを相互に連結する断面がＩ型状のラチス材とにより鋼殻を構成し、更に構造部材又はラチス材のコンクリートが接する内面にジベルを非加熱連結している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６１３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来の技術には以下に示す問題点がある。一般的に鋼材とコンクリートとで構成される合成セグメントは、鋼材とコンクリートとの力伝達を図ることで、その単体の構造性能を上回る高い性能が発揮される。このため、従来の合成セグメントでは、鋼材とコンクリートとの力伝達構造が不可欠であり、通常、鋼材面にずれ止めを配置している。これに対して、特許文献１に記載されている合成セグメントでは、セグメント内に発生する軸力、曲げ力及びせん断力に対して主に抵抗するラチス構造の構造性能を高めるために、断面略Ｌ形状の構造部材とラチス材との一体断面化を図っているが、そのためには、双方の部材を部材長手方向に連続して溶接して固着したり、一体断面を単一材で製造したりしなければならない。これらの方法はいずれも熱ひずみの影響又は寸法の大きな断面を一体製造することに起因して、製造時の変形が大きくなるため、特許文献１に記載の合成セグメントには、形状矯正が不可欠となり、製造コストが高くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を鑑みてなされたものであって、鋼材とコンクリートとの力伝達をなし得る補強構造で、かつ、形状矯正をしなくてもセグメント端面における寸法精度を確保することができる合成セグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る合成セグメントは、コンクリートと鋼材とで構成され、トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を形成し、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状または平版状の合成セグメントであって、前記外周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、外周面側の第一構造部材と軸方向端面側の第二構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、前記内周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、内周面側の第四構造部材と軸方向端面側の第三構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、前記４つの断面Ｌ形状の構造部材により形成される内面に充填されたコンクリートと、前記コンクリートに内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置された２以上の主桁と、前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれにおける上部と、更にその外側に位置する前記第一構造部材との間に亘って配置された外周面側の橋渡し材と、前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれにおける下部と、更にその外側に位置する前記第四構造部材との間に亘って配置された内周面側の橋渡し材とを有し、前記橋渡し材は、前記主桁の上部及び下部、並びに、前記第一構造部材及び第四構造部材のそれぞれに、弾性体座金を介してボルトまたはドリルネジで固定されていることを特徴とする。
【０００８】
（２）また、本発明による合成セグメントは、更に、前記外周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、外周面側の第五構造部材と周方向端面側の第六構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、前記内周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、内周面側の第八構造部材と軸方向端面側の第七構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材とを有することを特徴とする。
【０００９】
（３）更に、本発明による合成セグメントは、隣り合う主桁間にも外周面側の橋渡し材及び内周面側の橋渡し材が配置されていることを特徴とする。
【００１０】
（４）更にまた、本発明による合成セグメントは、前記主桁の数をｎ（ｎは２以上の自然数）、セグメントの幅をＢとしたとき、トンネル軸方向最外位置に配置された２つの主桁の位置が夫々トンネル軸方向端部から略０．５×Ｂ／ｎであり、隣り合う主桁７同士の間隔が略Ｂ／ｎである。
【００１１】
（５）更にまた、本発明による合成セグメントは、前記コンクリート中に、鉄筋又は表面にずれ止め機能を有する鋼材を備えることを特徴とする。
【００１２】
（６）更にまた、本発明による合成セグメントは、前記外周面側の橋渡し材と前記内周面側の橋渡し材とが、せん断補強材で連結されていることを特徴とする。
【００１３】
（７）更にまた、本発明による合成セグメントは、前記橋渡し材が、矩形断面形状、Ｌ型断面形状、またはＴ型断面形状であることを特徴とする。
【００１４】
（８）更にまた、前記外周面にスキンプレートを備え、前記スキンプレートと前記第一構造部材および前記第五構造部材とが、ボルトまたはドリルネジにより接続され、前記第二構造部材及び第六構造部材の長手方向に亘って連続するシール溝が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
（９）更にまた、本発明による合成セグメントは、前記第一構造材及び前記第五構造部材の前記スキンプレートと当接する面には、その長手方向に亘って連続するシール溝が形成され、当該シール溝にはシール材が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
（１０）更にまた、本発明による合成セグメントは、トンネル周方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するセグメント継手、およびトンネル軸方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するリング継手のそれぞれが、前記主桁、または前記断面Ｌ形状の構造部材の少なくともいずれかに固着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、製造時にセグメントの形状変形を抑制できるため、形状矯正をせずにセグメント端面の精度確保が可能となり、製造コストを低減する効果が発揮される。また、鋼材とコンクリートとの力伝達が良好に発揮され、セグメントの全幅が有効に合成構造として機能する共に、セグメントの構造性能を高められることから、セグメントの桁高さの縮小化やセグメント幅の幅広化の効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、平版状の合成セグメントを例にして、添付の図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図１は本実施形態の合成セグメントを示す斜視図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ線による断面図である。本実施形態の合成セグメント１は、コンクリートと鋼材とで構成され、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有し、トンネル周方向及びトンネル軸方向に複数連結されることで、地中に壁状構造の閉空間を形成するものである。具体的には、図１及び図２に示すように、本実施形態の合成セグメント１は、主桁７、断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｂ、及び橋渡し材１５ａ，１５ｂで構成される鋼殻の内部空間に、中詰めコンクリート８を充填したものである。本実施形態の合成セグメント１における鋼殻は、フランジ７ａ及びウェブ７ｂからなる２本の主桁７が間隔をあけて相互に平行に配置されており、主桁７の両側には、主桁７から間隔をあけて、トンネル軸方向の両端部の角部を覆う構造部材４ａ〜４ｄが主桁７と平行に配置されている。そして、隣り合う主桁７と構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７同士は、夫々橋渡し材１５ａ，１５ｂを介して相互に連結されており、橋渡し材１５ａ，１５ｂと、構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７とは、弾性体座金１６及びドリルねじ１７により接合されている。この合成セグメント１は、主桁７及び構造部材４ａ〜４ｂの長手方向が、トンネル周方向と平行になるように設置される。
【００１９】
本実施形態の合成セグメント１の高さ（厚さ）は、特に限定されるものではなく、例えば、一般的な下水道用トンネル等に適用する場合は１００〜２００ｍｍ程度、大断面の道路用トンネル等に適用する場合は３００〜１０００ｍｍ程度と、用途に応じて適宜設定することができる。また、合成セグメント１の幅も同様に、例えば５００〜２５００ｍｍ程度と、セグメントの桁高さ、トンネル外径及び土水圧荷重の大きさ等に応じて適宜設定することができる。
【００２０】
また、主桁７の板厚さは、例えば６〜１００ｍｍ程度であるが、この範囲に限定されるものではなく、トンネルに作用する土水圧荷重及び主桁７の設置数に応じて設定することができる。なお、コンクリート８の流動性を高めるために、主桁７のウェブ７ｂに開口孔を設けてもよい。その場合、円形状、矩形状又は三角形状の孔を、トンネル周方向に対して所定の間隔で設けることにより、コンクリート８を充填する際の流動性を確保できる。通常、この開口孔の寸法は桁高さの３０〜５０％程度とし、トンネル周方向の配置間隔は桁高さと同等にすればよい。また、同様の効果を得るために、トンネルの外周面２側及び内周面３側に配置されるフランジ７ａをタイバーで接続するトラス形式のラチス構造材を構成してもよい。
【００２１】
更に、主桁７の設置数をｎ（ｎは２以上の自然数）、合成セグメント１の幅をＢとしたとき、最も外側に配置される主桁７の位置をトンネル軸方向端部から略０．５×Ｂ／ｎとし、隣り合う主桁７同士の間隔が略Ｂ／ｎとなるように、各主桁７を配置することが望ましい。図３は主桁７の設置数が２本の場合の配置状態を示す図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図３に示すように、本実施形態の合成セグメント１のように主桁７の設置数が２本である場合は、主桁７同士の間隔をセグメント幅Ｂの１／２に相当する長さとし、トンネル軸方向端部（セグメント幅方向端部）と主桁７との間隔をセグメント幅Ｂの１／４に相当する長さとしている。これにより、主桁７の外側に充填されている外側コンクリート８と、主桁７間に充填されている内側コンクリート８との荷重負担を等しくすることができるため、中詰めコンクリート８の仕様を合理化することができると共に、合成セグメント１の幅の幅広化に対して効果を発揮する。
【００２２】
主桁７は、トンネルに作用する土水圧荷重がセグメントに対して均等に作用することを考慮して配置すると、合理的な断面を形成することができる。合成セグメント１はトンネル軸方向に連続して連結されるため、構造部材４ａ〜４ｄと主桁７との間に充填されているコンクリート８の幅が、主桁７間に充填されているコンクリート８の幅の１／２程度となるように、各主桁７を配置すればよい。ただし、主桁７に溝形鋼を用いる場合等のように主桁断面が非対称なとき、又はリング間の接続剛度が低い場合等は、主桁７の外側に充填されているコンクリート８と内側に充填されているコンクリート８の剛性が異なることがある。その場合は、各コンクリート８の剛性に合わせて主桁７の配置間隔を調整すればよい。
【００２３】
一方、セグメント外周面とトンネル軸方向端面とがなす角部を覆う４ａ，４ｂは、断面Ｌ形状であれば、山形鋼等の形鋼であっても、セグメント外周面側の第一構造部材とトンネル軸方向端面側の第二構造部材とを溶接等により接合し、断面Ｌ形形状としたものでもよい。同様に、セグメント内周面とトンネル軸方向端面とがなす角部を覆う４ｃ，４ｄも、断面Ｌ形状であれば、山形鋼等の形鋼であっても、セグメント内周面側の第三構造部材とトンネル軸方向端面側の第四構造部材とを溶接等により接合し、断面Ｌ形形状としたものでもよい。また、構造部材４ａ〜４ｄは、プレート寸法（幅方向の寸法）が３０〜７０ｍｍ程度、厚さが５ｍｍ程度であれば、コンクリート８の割れ及び欠けに対して十分な防護性能を発揮する。なお、断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄをセグメント断面の性能に加える場合は、作用する土水圧荷重と主桁仕様とを考慮してその寸法を設定すればよい。本実施形態の合成セグメント１のように、角部に断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄを配置することにより、角部におけるコンクリート８の割れ及び欠けに対する抵抗が強くなる。また、コンクリート８の拘束度を高める効果が高まり、鋼殻を構成する各鋼材とコンクリート８との力伝達が増加する効果も発揮される。
【００２４】
次に、橋渡し材１５ａ，１５ｂについて説明する。主桁７間に充填されているコンクリート８は比較的拘束度が高いが、主桁７よりも外側、即ち、主桁７と構造部材４ａ〜４ｄとの間に充填されているコンクリート８は拘束度が低い。このため、本実施形態の合成セグメント１においては、橋渡し材１５ａを配置することでこれに対処している。具体的には、橋渡し材１５ａを介して主桁７と構造部材４ａ〜４ｄとを連結することにより、これらの間に充填されたコンクリート８の拘束度を向上させ、補強効果を高めている。このように、橋渡し材１５ａを介して断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄと主桁７とを連結することにより、主桁７よりも外側に充填されたコンクリート８に作用する土水圧による荷重を、主桁７又は断面略Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄに伝達することができるため、合成セグメント１における部材断面の一体化を図ることができる。
【００２５】
また、本実施形態の合成セグメント１においては、橋渡し材１５ｂを介して主桁７同士も連結しているが、主桁７に挟まれている部分のコンクリート８は拘束が高いため、例えば、トンネルに作用する土水圧が小さい場合又はセグメントの断面寸法が小さい場合には、図４に示す本実施形態の第１変形例の合成セグメント３１のように、橋渡し材１５ｂを省略した構造、即ち、主桁７と構造部材４ａ〜４ｄとの間にのみ橋渡し材１５ａが設けられている構造とすることも可能である。ただし、トンネルに作用する土水圧が大きい場合又はセグメントの断面寸法が大きい場合には、本実施形態の合成セグメント１のように、主桁７間にも橋渡し材１５ｂを設置することが望ましい。このように、橋渡し材１５ｂを介して主桁７同士を連結することにより、断面同士の力伝達がなされ、双方の断面を一体化することができるため、コンクリート８の拘束効果を高めることができると共に、トンネルに作用する土水圧荷重による発生応力をトンネル周方向、トンネル軸方向及びセグメント桁高さ方向に対して、コンクリート８から鋼殻への力伝達効果を高めることができる。その結果、セグメント幅の幅広化に伴いコンクリート８へ作用する土水圧荷重の増加に対して、コンクリート８の補強効果をより向上させることができる。
【００２６】
なお、これら橋渡し材１５ａ，１５ｂは、トンネルに作用する土水圧荷重による発生応力をトンネル周方向、トンネル軸方向及びセグメント桁高さ方向に対して伝達する機能を持つものであり、一般的には鉄筋又は鋼板が適している。また、橋渡し材１５ａ，１５ｂの形状は特に限定するものではないが、本実施形態のようなＬ型断面形状、又は、矩形断面形状若しくはＴ型断面形状にすると、接合面が広く確保でき、ボルト又はドリルねじによる接続が確実に実施できるようになり、セグメントの品質が安定する。
【００２７】
更に、本実施形態の合成セグメント１においては、橋渡し材１５ａ，１５ｂと、セグメント角部に配置される断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７との接合を、弾性体座金１６を介してボルト又はドリルねじ１７によって行っている。このため、溶接熱ひずみによる形状変形は発生せず、また、板厚の異なる板間の連結等により不陸を生じる場合でも、弾性体座金１６の潰れによる変形で取り付け誤差を吸収することができる。また、ドリルねじ１７は、ボルトに鋼板を削孔する機能があるためボルト接続のような先孔加工を必要とせず、更に接続する前の原部材が多少の反りや捩れが発生していても、ドリルねじ１７を接続部材に押し付けて回転削孔することで接続が可能である。これにより、本実施形態の合成セグメント１においては、従来のセグメントに比べて製造工程を短縮することが可能となる。
【００２８】
また、主桁７と構造部材４ａ〜４ｄの板厚が異なる場合等には、橋渡し材１５ａ，１５ｂの連結部に弾性体座金１６を用いることで形状の不陸を調整することができる。この弾性体座金１６としては、一般的に、繊維補強ゴム及びエポキシ樹脂などのように、ボルト又はドリルねじ１７を締結する際の回転トルクにより座金が変形して断面が押し潰される形態のものであればよい。連結部の力の伝達は、ボルト又はドリルねじ１７の有効断面により伝達され、断面を切断する方向のせん断力、断面に垂直な方向の軸方向力を伝達することができる。更に、弾性体座金１６の厚さを５〜１０ｍｍ程度とし、やや断面を潰し気味に架設すると効果的である。
【００２９】
なお、図１及び図２においては、ドリルねじ１７を使用して接続した例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、橋渡し材１５ａ，１５ｂに外接するブラケットを、ボルト接続により鋼殻に連結してもよい。また、橋渡し材１５ａ，１５ｂの寸法及び配置間隔は、作用荷重及びセグメント断面寸法に応じて配置すればよく、いずれの配置でも鋼殻製造時における熱ひずみなどの形状変形は一切発生しない。
【００３０】
次に、本実施形態の合成セグメント１の製造方法について説明する。先ず、コンクリート型枠又は鋼殻固定治具に、構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７を所定の精度で配置し、その位置を固定する。次に、橋渡し材１５ａ，１５ｂを、ドリルねじ１７により構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７に固定する。その際、構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７と橋渡し材１５ａ，１５ｂとの間に、弾性体座金１６を配置する。このため、溶接組立のような熱変形が発生せず、組み立てられた鋼殻に形状変形が発生しない。その後、構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７で囲まれた部分、即ち、鋼殻の内部空間に、コンクリート８を打設する。コンクリート８を打設する際は、鋼殻構造を型枠として兼用してもよく、また、別途型枠を設置してもよい。
【００３１】
上述の如く、本実施形態の合成セグメント１においては、角部に配置する断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄと主桁７とを、ボルト又はドリルねじ１７を用いて橋渡し材１５ａを介して連結しているため、鋼殻の溶接熱ひずみによる形状変形を発生させずに断面の一体化を図ることができる。これにより、合成セグメント１の形状矯正が不要となる。なお、ボルトによる接続の場合では、先孔加工を行った後に接合面にボルトを螺着するが、ドリルねじ１７による接続の場合では、先孔加工が不要となると共にボルトの締め込み管理も必要なくなるため、セグメント製造工程の大幅な短縮効果が得られる。
【００３２】
また、ボルト又はドリルネジ１７と橋渡し材１５ａと主桁７及び構造部材４ａ〜４ｄとの間に弾性体座金１６を配置して接合しているため、構造部材４ａ〜４ｄの板厚と主桁７の板厚が異なっている場合、又はセグメント断面内における配置高さが異なっている場合でも、形状の不陸を調整することができると共に、ボルト又はドリルねじ１７のせん断強度を用いて力伝達することができるため、高い伝達性能を発揮する。
【００３３】
以上の効果により、本実施形態の合成セグメント１は、製造時における鋼殻構造の形状変形の矯正工程が不要となるため、従来のセグメントに比べて製造コストを約２割削減することができる。更に、本実施形態の合成セグメント１は、セグメントの全幅が有効に合成構造として機能するため、セグメントの構造性能が高まり、セグメントの桁高さの縮小化及びセグメント幅の幅広化に有効である。
【００３４】
なお、本実施形態の合成セグメント１においては、主桁７の桁高さと合成セグメント１の高さ（厚さ）とが同じで、主桁７のフランジ７ａがセグメントの内面及び外面の一部を構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、主桁７の桁高さは、トンネルに作用する土水圧荷重の大きさに応じて設定することができる。図５は本発明の第１の実施形態の第２変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。例えば、図５に示すように、主桁４７の桁高さを合成セグメント４１の高さ（厚さ）よりも小さくして、主桁４７をコンクリート８内に埋没させた構造とすることも可能であり、その場合も、前述した第１の実施形態の合成セグメント１と同様の効果が得られる。
【００３５】
また、本実施形態の合成セグメント１においては、主桁７としてフランジ７ａとウェブ７ｂからなるＨ型断面形状の鋼材を使用しているが、本発明の効果は主桁７の断面形状に依存するものではなく、主桁には、一般的なセグメントと同様に、断面形状がウェブ７ｂのみの板状の鋼材（鋼板）を使用してもよく、又はセグメントの断面性能を高めたＩ型断面形状、Ｃ型断面形状若しくはＴ型断面形状の鋼材を使用することもできる。
【００３６】
更に、本実施形態の合成セグメント１では、２本の主桁７を設置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、主桁７の設置枚数は、トンネルに作用する土水圧荷重とセグメントの幅又は桁高さに応じて設定すればよく、通常は、２〜４枚程度とすることが多い。図６は本発明の第１の実施形態の第３変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。例えば、図６に示す合成セグメント５１のように主桁７を３本設置する場合も同様に、主桁７の設置数をｎ（ｎは２以上の自然数）、合成セグメント１の幅をＢとしたとき、最も外側に配置される主桁７の位置をトンネル軸方向端部から略０．５×Ｂ／ｎとし、隣り合う主桁７同士の間隔が略Ｂ／ｎとなるように、各主桁７を配置することが望ましい。具体的には、図６に示すように、外側に配置する２本の主桁７は、セグメントのトンネル軸方向端部（幅方向端部）からセグメント幅Ｂの１／４に相当する位置に配置し、各主桁７間の間隔は、セグメント幅Ｂの１／３に相当する長さとすることが望ましい。これにより、主桁７と構成部材４ａ〜４ｄとの間に充填されたコンクリート８と、主桁７間に充填されたコンクリート８とで、荷重負担を等しくすることができるため、中詰めコンクリート８の仕様の合理化及びセグメント幅の幅広化に対して効果を発揮する。
【００３７】
更にまた、本実施形態の合成セグメント１では、セグメントの角部を覆う構成部材４ａ〜４ｄとして、山形鋼等の形鋼又は鋼板を接合して断面Ｌ字状とした鋼材を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、２枚の鋼板を断面がＬ字状になるように、セグメント外周面側とトンネル軸方向端面側、又はセグメント内周面とトンネル軸方向端面側に配置し、それらを固着せずに当接させた状態で使用することもできる。図７は本発明の第１の実施形態の第４変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図７に示すように、本変形例の合成セグメント６１においては、帯状の鋼板からなる構成部材６４ａ〜６４ｈを、構成部材６４ａ，６４ｃをセグメント外周面側に、構成部材６４ｂ，６４ｄをトンネル軸方向端面の外周面側に、構成部材６４ｅ，６４ｇをセグメント内周面側に、構成部材６４ｆ，６４ｈをトンネル軸方向端面の内周面側に夫々配置し、更に、構成部材６４ａと構成部材６４ｂ、構成部材６４ｃと構成部材６４ｄ、構成部材６４ｅと構成部材６４ｆ、構成部材６４ｇと構成部材６４ｈとを夫々断面がＬ形状になるように当接させることにより、セグメントの角部を覆っている。なお、当接に際して、接合又は固着等で固定は行っていないため、当接面に多少の隙間が生じる場合があるが、このような隙間は本発明の効果に影響しないため、問題はない。
【００３８】
本変形例の合成セグメント６１においては、１つの角部を覆う２枚の構成部材同士を相互に固着していないため、製造コストを低減することができる。本発明の合成セグメントにおいては、角部を覆う断面Ｌ形状の構造部材は、一体構造でなくてもコンクリート８の割れや欠けに対する保護効果は十分発揮される。また、１つの角部を覆う２枚の構造部材のうちの一方に、各構造部材と主桁７とを連結する橋渡し材が接合されていれば、前述した力伝達性能は得られる。
【００３９】
更にまた、図１及び図２に示す合成セグメント１では、複数の鋼材で鋼殻構造を構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、鋼殻の作製方法は、鋼板を切断・溶接して鋼殻を組み立てる方法、又は、鋳型を用いて鋳鉄製の鋼殻を成型する方法等、鋼材の形状及び板厚に応じて適宜選択することができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図８は本発明の第２の実施形態の合成セグメントを示す斜視図である。図８に示すように、本実施形態の合成セグメント７１の鋼殻は、主桁７、断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｂ及び構造部材５ａ〜５ｄ、並びに橋渡し材１５ａ，１５ｂで構成されている。即ち、前述した第１の実施形態の合成セグメント１の各構成要素に加えて、更に、トンネル周方向の両端部に、断面Ｌ形状の構造部材５ａ〜５ｄがトンネル軸方向と平行に配置されており、これらの構造部材５ａ〜５ｄよりトンネル周方向の両端部の角部が覆われている。
【００４１】
構造部材４ａ〜４ｄと同様に、構造部材５ａ，５ｃは、断面Ｌ形状であれば、山形鋼等の形鋼であっても、セグメント外周面側の第五構造部材とトンネル周方向端面側の第六構造部材とを溶接等により接合し、断面Ｌ形形状としたものでもよく、また、構造部材５ｂ，５ｃも、山形鋼等の形鋼であっても、セグメント内周面側の第八構造部材とトンネル軸方向端面側の第七構造部材とを溶接等により接合し、断面Ｌ形形状としたものでもよい。更に、２枚の鋼板を断面がＬ字状になるように、セグメント外周面側とトンネル周方向端面側、又はセグメント内周面とトンネル周方向端面側に配置し、それらを固着せずに当接させた状態で使用することもできる。なお、当接に際して、接合又は固着等で固定は行っていないため、当接面に多少の隙間が生じる場合があるが、このような隙間は本発明の効果に影響しないため、問題はない。
【００４２】
本実施形態の合成セグメント７１においては、トンネル周方向の両端部にも断面略Ｌ形状の構造部材５ａ〜５ｄを配置しているため、前述した第１の実施形態の合成セグメント１よりも更に、コンクリート８の角部における割れや欠けに対する抵抗性能が向上すると共に、コンクリート８の拘束効果を高めることができる。なお、本実施形態の合成セグメント７１における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態の合成セグメント１と同様である。
【００４３】
次に、本発明の第３の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図９は本発明の第３の実施形態の合成セグメントを示す斜視図である。図９に示すように、本実施形態の合成セグメント８１は、前述した第１の実施形態の合成セグメント１の各構成要素に加えて、トンネル周方向端部の位置にセグメント継手９が、トンネル軸方向端部の位置にリング継手１０が夫々配置されている。一般的な継手構造の例として、セグメント継手９は、ボルトボックス９ａのセグメント端面に面する位置にボルト孔９ｂが配置されており、現場で隣接配置されるセグメントとボルト接続されるものである。同様にリング継手１０は、ボルトボックス１０ａのセグメント端面に面する位置にボルト孔１０ｂが配置されており、現場で隣接配置されるセグメントとボルト接続されるものである。
【００４４】
また、合成セグメント同士を接合するにあたって、嵌合される双方の継手は相互に伝達力を伝達し合う必要があるため、これらの継手は、合成セグメント８１の本体に十分に定着されなければならない。通常のＲＣセグメントでは、コンクリート８中に鉄筋等の定着材を配置して定着させて継手の伝達力を確保しているが、その場合、コンクリート８の割裂破壊及びせん断破壊の可能性があるため、大きな伝達力を伝達することができない。また、本実施形態の合成セグメント８１は、応力負担を行う主要構造が主桁７等の鋼殻構造であるため、継手の伝達力は鋼殻に伝えなければならず、コンクリート８を介して伝達させる構造では主桁７側にも力伝達用のずれ止めが必要になり、構造の複雑化が懸念される。そこで、本実施形態の合成セグメント８１においては、セグメント継手９及びリング継手１０の伝達力を直接鋼殻構造へと伝達する構造形式とすることで、上記の課題を解決している。
【００４５】
図１０は本実施形態の合成セグメント８１におけるリング継手１０と主桁７との連結部を示す斜視図である。図１０に示すように、本実施形態の合成セグメント８１においては、ボルトボックス１０ａを構成する側板に定着材１２が溶接１３により固着され、定着材１２は略トンネル軸方向に向かって延長されて主桁７のウェブ板７ｂに連結され、連結部は溶接１３により固着されている。そして、隣接配置されるセグメントのリング継手からリングボルト１１がボルト孔１０ｂを挿通して配置されて螺着される。従って、隣接配置されたセグメントからの伝達力はリングボルト１１からボルトボックス１０ａ、定着材１２さらには主桁７のウェブ板７ｂへと順次伝達される。
【００４６】
図１１は本実施形態の合成セグメント８１におけるセグメント継手９と主桁７との連結部を示す斜視図であり、図１２（ａ）及び（ｂ）はその断面図である。更に、図１１及び図１２に示すように、セグメント継手９は、ボルトボックス９ａを構成する側板に定着材１２が溶接１３により固着され、定着材１２は略トンネル周方向に向かって延長されて主桁７のウェブ板７ｂに連結され、連結部は溶接１３により固着されている。また、主桁７のフランジ板７ａは、ボルトボックス９ａが配置される位置で部分的に切り欠き加工を行うことでピースボルト１４の挿通作業が可能となる。そして、隣接配置されるセグメントのセグメント継手から、ボルト孔９ｂを挿通してピースボルト１４が配置されて、螺着される。従って、隣接配置されたセグメントからの伝達力はピースボルト１４からボルトボックス９ａ、定着材１２さらには主桁７のウェブ板７ｂへと順次伝達される。
【００４７】
なお、合成セグメント同士を、トンネル周方向に現場接続するためのセグメント継手９、同様にトンネル軸方向に現場接続するためのリング継手１０には、ボルト接続式又は機械接続式がある。ボルト接続式の場合は、ボルト１１，１４を内包するボルトボックス９ａ，１０ａ又は定着材１２を鋼殻構造に固着し、機械接続式の場合にはカプラー等の継手材又は定着材１２を鋼殻構造に固着する。その固着方法としては、一般的には溶接１３でもよく、溶接長さの比較的短い溶接であるため、セグメント全体の形状変形に及ぼす影響は少ない。また、セグメント継手９とリング継手１０は、それぞれ主桁７に固着されるケースの他、断面Ｌ形状の構造部材に固着されていてもよく、更には、主桁７と断面Ｌ形状の構造部材の両方に固着されていてもよい。
【００４８】
本実施形態の合成セグメント８１においては、セグメント継手９及びリング継手１０の伝達力を直接鋼殻構造へと伝達する構造形式としているため、セグメント間及びリング間の力伝達が良好になると共に、コンクリートへの負担が軽減するため、合成セグメント１の構造性能及び耐久性の向上が発揮される。なお、本実施形態の合成セグメント８１における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態の合成セグメント１と同様である。
【００４９】
次に、本発明の第４の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図１３は本発明の第４の実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１３に示すように、本実施形態の合成セグメント９１は、図８に示す第２の実施形態の合成セグメント７１の外周面２に、スキンプレート２０を配置したものである。このスキンプレート２０は、断面Ｌ形状の構造部材９４ａ及び９４ｂの外周面２側に配置されている部分に、ドリルねじ９７により連結されている。スキンプレート２０の厚さは、通常２〜１０ｍｍ程度であり、その形状はトンネルの形状に合わせて円弧版状又は平板状等、適宜選択することができる。また、本実施形態の合成セグメント９１においては、外周面２側に配置されている各構造部材（トンネル軸方向両端部の角部を形成する構造部材９４ａ、９４ｂ及びトンネル周方向両端部の角部を形成する構造部材（図示せず））の側面側（セグメント高さ方向側）の部分の表面にシール溝１８を設け、このシール溝１８中に水膨潤シール材１９を配置して止水を行う。なお、本実施形態の合成セグメント９１における外周面２側に配置される各構造部材は、トンネル外周面２に面する部分と側面に面する（セグメント高さ方向に配置する）部分とが一体成型されているか、又は双方を止水溶接等により漏水しない構造とすることが望ましい。
【００５０】
従来のセグメントでは、スキンプレートの周囲は溶接延長が長く、通常、止水性を確保するために連続溶接による止水溶接が採用されていた。このため、溶接による熱ひずみの影響が大きく発生し、溶接後に鋼殻の形状矯正が多く必要となっていた。そこで、本実施形態の合成セグメント９１においては、スキンプレート２０を、ボルト又はドリルねじ１７により連結している。これにより、鋼殻の形状矯正が大幅に軽減されるため、製造コストの低減効果が発揮されると共に、止水性を確保することができ、トンネルの耐久性向上の効果が発揮される。更に、本実施形態の合成セグメント９１では、構造部材９４ａ及び９４ｂのセグメント側面側（セグメント高さ方向に配置されている）部分に、シール溝１８を形成し、その中にシール材１９を配置しているため、セグメント周囲の現場接続面の止水効果も発揮される。なお、本実施形態の合成セグメント９１における上記以外の構成及び効果は、前述した第２の実施形態の合成セグメント７１と同様である。
【００５１】
次に、本実施形態の変形例の合成セグメントについて説明する。図１４は本発明の第４の実施形態の変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１４に示すように、本変形例の合成セグメント１０１は、図１３に示す第４の実施形態の合成セグメント９１の構成要素に加えて、更に、外周面２側に配置されている各構造部材（トンネル軸方向両端部の角部を形成する構造部材１０４ａ，１０４ｂ及びトンネル周方向両端部の角部を形成する構造部材（図示せず））のスキンプレート２０に当接する面に、セグメントの外縁に沿って連続したシール溝１０８を設け、この溝中に水膨潤シール材１０９を配置したものである。これにより、スキンプレート２０とこれに当接する各構造部材との連結部の止水性能を、さらに向上させることができる。特に、鋼材とコンクリート８との界面は地下水を通水する水道となりやすいため、このようにセグメントの止水性能を向上させることにより、トンネル構造の耐久性が向上する効果が発揮する。
【００５２】
次に、本発明の第５の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図１５は本実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１５に示すように、本実施形態の合成セグメント１１１は、前述した第１又は第２の実施形態の合成セグメントのコンクリート８内に、トンネル周方向と略平行に鉄筋２１を配置したものである。
【００５３】
本実施形態の合成セグメント１１１における鉄筋２１の直径は、コンクリート８のひび割れ抑制面から少なくとも１０ｍｍとし、鉄筋２１の配置間隔は２００〜３００ｍｍとすることが好ましい。また、応力負担をさせる場合は、鉄筋２１の直径を４１ｍｍ程度まで太径化することで対処できる。更に、鉄筋２１をセグメント桁高さ方向にフープ形状に形成して配置することにより、中詰めコンクリート８のせん断耐力を向上させることができる。
【００５４】
本実施形態の合成セグメントにおいては、コンクリート８内に鉄筋２１を配置しているため、中詰めコンクリート８の構造性能が高まる効果が発揮される。また、橋渡し材１５ａ，１５ｂと鉄筋２１とが格子状に配置されているため、コンクリート８の補強効果が一層高まると共に、中詰めコンクリート８と鋼殻の一体化の効果も高められる。更に、コンクリート８の表面ひび割れを抑制することもできるため、トンネルの耐久性の向上につながる。更にまた、セグメント断面の経済設計を行うために、主桁７の板厚をトンネル部位の発生断面力に応じて設定すると、主桁７を構成する鋼板の種類が多くなり、鋼板の製造コストの増加を招くが、本実施形態の合成セグメント１１１では、セグメント断面の必要性能に合わせてトンネル周方向の鉄筋２１の量を調整することができるため、製造コストの低減を図ることができる。なお、本実施形態の合成セグメント１１１における上記以外の構成及び効果は、前述した第１又は第２の実施形態の合成セグメントと同様である。
【００５５】
また、図１５に示す合成セグメント１１１ではコンクリート８内に鉄筋２１を配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、鉄筋２１の代わりに、表面にずれ止め機能を有する鋼（延）材を使用することもできる。その場合、表面にずれ止め機能を有する鋼（延）材としては、製造コストが安い矩形断面形状、Ｌ型断面形状又はＴ型断面形状の圧延材を使用することが望ましく、具体的には、板厚が１０〜３０ｍｍ程度で、幅が２０〜５０ｍｍ程度の平鋼、又は板厚が２〜２０ｍｍ程度で、辺長が２０〜５０ｍｍ程度の山形鋼が好適である。
【００５６】
次に、本発明の第６の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図１６は本実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１６に示すように、本実施形態の合成セグメント１２１は、前述した第１又は第２の実施形態の合成セグメントの橋渡し材１５ａ，１５ｂ同士を、せん断補強筋２２によってセグメント桁高さ方向に連結したものである。各せん断補強筋２２は、溶接により橋渡し材１５ａ，１５ｂに固着されている。
【００５７】
トンネル外周側からの土水圧荷重が、合成セグメントに作用した場合、セグメント１高さ方向への力伝達が必要となる。特に、土水圧荷重が大きく発生する深度の深いトンネル及び外径の大きなトンネルでは、コンクリート８のせん断破壊に抵抗する構造が要求される。一方、本実施形態の合成セグメント１２１においては、橋渡し材１５ａ，１５ｂ同士を、夫々セグメント高さ方向に連結しているため、これらがセグメント高さ方向の引張材として機能し、せん断伝達効果が発揮される。
【００５８】
次に、前述した第６の実施形態に係る合成セグメントの第１変形例について説明する。図１７は本変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１７に示すように、本変形例の合成セグメント１３１においては、せん断補強筋２２と橋渡し材１５ａ，１５ｂとをドリルねじ１１７で接続している以外は、前述した第６の実施形態に係る合成セグメントと同様である。本実施形態の合成セグメント１３１においては、せん断補強筋２２と橋渡し材１５ａ，１５ｂとを溶接ではなく、ドリルネねじで接続しているため、鋼殻を変形させずに優れたせん断伝達効果が得られる。
【００５９】
次に、前述した第６の実施形態に係る合成セグメントの第２変形例について説明する。図１８は本変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１８に示すように、本変形例の合成セグメント１４１は、セグメント桁高さ方向に対向配置された橋渡し材１５ａ，１５ｂ間に充填されたコンクリート８中に、トンネル周方向と略平行に複数の鉄筋２１が配置されている以外は、前述した第６の実施形態の合成セグメント１２１と同様である。このように、橋渡し材１５ａ，１５ｂ同士を、せん断補強筋２２によってセグメント桁高さ方向に連結すると共に、コンクリート８中にトンネル周方向と略平行に複数の鉄筋２１を配置することにより、コンクリート８を３次元的に補強することができる。
【００６０】
なお、前述した第１〜６の実施形態及びその変形例では、合成セグメントの形状が平版状である場合を例に説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンクリートと鋼材とで構成され、トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を形成し、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状の合成セグメントであっても、同様の構成とすることにより、上述した効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る合成セグメントを示す斜視図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】主桁７の設置数が２本の場合の配置状態を示す図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図４】本発明の第１の実施形態の第１変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図５】本発明の第１の実施形態の第２変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図６】本発明の第１の実施形態の第３変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図７】本発明の第１の実施形態の第４変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る合成セグメントを示す斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る合成セグメントを示す斜視図である。
【図１０】図９に示す合成セグメント８１におけるリング継手１０と主桁７との連結部を示す斜視図である。
【図１１】図９に示す合成セグメント８１におけるセグメント継手９と主桁７との連結部を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は図１１に示すセグメント継手９の断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図１４】本発明の第４の実施形態の変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図１５】本発明の第５の実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図１６】本発明の第６の実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図１７】本発明の第６の実施形態の第１変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図１８】本発明の第６の実施形態の第２変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【符号の説明】
【００６２】
１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１、１１１、１２１、１３１、１４１ 合成セグメント
２ 外周面
３ 内周面
４ａ〜４ｄ、５ａ〜５ｄ、６４ａ〜６４ｈ、１０４ａ〜１０４ｄ 構造部材
７、４７ 主桁
７ａ フランジ
７ｂ ウェブ
８ コンクリート
９ セグメント継手
９ａ ボルトボックス
９ｂ ボルト孔
１０ リング継手
１０ａ ボルトボックス
１０ｂ ボルト孔
１１ リングボルト
１２ 定着材
１３ 溶接
１４ ピースボルト
１５ａ，１５ｂ、４５ａ、４５ｂ、５５ａ、５５ｂ 橋渡し材
１６ 弾性体座金
１７、９７ ドリルねじ
１８ シール溝
１９ シール材
２０、１２０ スキンプレート
２１ 鉄筋
２２ せん断補強材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの周方向及び軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を構成する円弧版状又は平版状の合成セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
地中トンネルを構築する方法として広く知られているシールド工法では、一般的に、構築される閉空間を保持する目的でセグメントが用いられている。このセグメントは、通常、トンネルの周方向及び軸方向に複数個連結され、地中に構築される閉空間を保持する覆工材であり、コンクリート製、鉄製又はこれらを組み合わせた合成構造製のものが知られている。また、鉄製セグメントには、鋼板を所定の寸法形状に切断した後、溶接等により組み立てられる鋼製セグメント、及び鋳型で成型する鋳鉄製セグメントがある。
【０００３】
近年、トンネル径の大口径化及びトンネル覆工厚さの縮小化等のニーズから、高耐力なセグメントが求められており、鋼材からなる鋼殻の内部にコンクリートを充填した構造の合成セグメント（例えば、特許文献１参照）が採用されるようになってきている。この特許文献１に記載されている合成セグメントは、溶接ひずみを生じることなくコンクリートと鋼材との付着を高めるために、外周面側の角部を形成する断面が略Ｌ形状の構造部材と、内周面側の角部を形成する断面が略Ｌ形状の構造部材と、これらを相互に連結する断面がＩ型状のラチス材とにより鋼殻を構成し、更に構造部材又はラチス材のコンクリートが接する内面にジベルを非加熱連結している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６１３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来の技術には以下に示す問題点がある。一般的に鋼材とコンクリートとで構成される合成セグメントは、鋼材とコンクリートとの力伝達を図ることで、その単体の構造性能を上回る高い性能が発揮される。このため、従来の合成セグメントでは、鋼材とコンクリートとの力伝達構造が不可欠であり、通常、鋼材面にずれ止めを配置している。これに対して、特許文献１に記載されている合成セグメントでは、セグメント内に発生する軸力、曲げ力及びせん断力に対して主に抵抗するラチス構造の構造性能を高めるために、断面略Ｌ形状の構造部材とラチス材との一体断面化を図っているが、そのためには、双方の部材を部材長手方向に連続して溶接して固着したり、一体断面を単一材で製造したりしなければならない。これらの方法はいずれも熱ひずみの影響又は寸法の大きな断面を一体製造することに起因して、製造時の変形が大きくなるため、特許文献１に記載の合成セグメントには、形状矯正が不可欠となり、製造コストが高くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を鑑みてなされたものであって、鋼材とコンクリートとの力伝達をなし得る補強構造で、かつ、形状矯正をしなくてもセグメント端面における寸法精度を確保することができる合成セグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る合成セグメントは、コンクリートと鋼材とで構成され、トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を形成し、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状または平版状の合成セグメントであって、前記外周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、外周面側の第一構造部材と軸方向端面側の第二構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、前記内周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、内周面側の第四構造部材と軸方向端面側の第三構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、前記４つの断面Ｌ形状の構造部材により形成される内面に充填されたコンクリートと、前記コンクリートに内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置された２以上の主桁と、前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれにおける上部と、更にその外側に位置する前記第一構造部材との間に亘って配置された外周面側の橋渡し材と、前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれにおける下部と、更にその外側に位置する前記第四構造部材との間に亘って配置された内周面側の橋渡し材とを有し、前記橋渡し材は、前記主桁の上部及び下部、並びに、前記第一構造部材及び第四構造部材のそれぞれに、弾性体座金を介してボルトまたはドリルネジで固定されていることを特徴とする。
【０００８】
（２）また、本発明による合成セグメントは、更に、前記外周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、外周面側の第五構造部材と周方向端面側の第六構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、前記内周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、内周面側の第八構造部材と軸方向端面側の第七構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材とを有することを特徴とする。
【０００９】
（３）更に、本発明による合成セグメントは、隣り合う主桁間にも外周面側の橋渡し材及び内周面側の橋渡し材が配置されていることを特徴とする。
【００１０】
（４）更にまた、本発明による合成セグメントは、前記主桁の数をｎ（ｎは２以上の自然数）、セグメントの幅をＢとしたとき、トンネル軸方向最外位置に配置された２つの主桁の位置が夫々トンネル軸方向端部から略０．５×Ｂ／ｎであり、隣り合う主桁７同士の間隔が略Ｂ／ｎである。
【００１１】
（５）更にまた、本発明による合成セグメントは、前記コンクリート中に、鉄筋又は表面にずれ止め機能を有する鋼材を備えることを特徴とする。
【００１２】
（６）更にまた、本発明による合成セグメントは、前記外周面側の橋渡し材と前記内周面側の橋渡し材とが、せん断補強材で連結されていることを特徴とする。
【００１３】
（７）更にまた、本発明による合成セグメントは、前記橋渡し材が、矩形断面形状、Ｌ型断面形状、またはＴ型断面形状であることを特徴とする。
【００１４】
（８）更にまた、前記外周面にスキンプレートを備え、前記スキンプレートと前記第一構造部材および前記第五構造部材とが、ボルトまたはドリルネジにより接続され、前記第二構造部材及び第六構造部材の長手方向に亘って連続するシール溝が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
（９）更にまた、本発明による合成セグメントは、前記第一構造材及び前記第五構造部材の前記スキンプレートと当接する面には、その長手方向に亘って連続するシール溝が形成され、当該シール溝にはシール材が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
（１０）更にまた、本発明による合成セグメントは、トンネル周方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するセグメント継手、およびトンネル軸方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するリング継手のそれぞれが、前記主桁、または前記断面Ｌ形状の構造部材の少なくともいずれかに固着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、製造時にセグメントの形状変形を抑制できるため、形状矯正をせずにセグメント端面の精度確保が可能となり、製造コストを低減する効果が発揮される。また、鋼材とコンクリートとの力伝達が良好に発揮され、セグメントの全幅が有効に合成構造として機能する共に、セグメントの構造性能を高められることから、セグメントの桁高さの縮小化やセグメント幅の幅広化の効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、平版状の合成セグメントを例にして、添付の図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図１は本実施形態の合成セグメントを示す斜視図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ線による断面図である。本実施形態の合成セグメント１は、コンクリートと鋼材とで構成され、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有し、トンネル周方向及びトンネル軸方向に複数連結されることで、地中に壁状構造の閉空間を形成するものである。具体的には、図１及び図２に示すように、本実施形態の合成セグメント１は、主桁７、断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｂ、及び橋渡し材１５ａ，１５ｂで構成される鋼殻の内部空間に、中詰めコンクリート８を充填したものである。本実施形態の合成セグメント１における鋼殻は、フランジ７ａ及びウェブ７ｂからなる２本の主桁７が間隔をあけて相互に平行に配置されており、主桁７の両側には、主桁７から間隔をあけて、トンネル軸方向の両端部の角部を覆う構造部材４ａ〜４ｄが主桁７と平行に配置されている。そして、隣り合う主桁７と構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７同士は、夫々橋渡し材１５ａ，１５ｂを介して相互に連結されており、橋渡し材１５ａ，１５ｂと、構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７とは、弾性体座金１６及びドリルねじ１７により接合されている。この合成セグメント１は、主桁７及び構造部材４ａ〜４ｂの長手方向が、トンネル周方向と平行になるように設置される。
【００１９】
本実施形態の合成セグメント１の高さ（厚さ）は、特に限定されるものではなく、例えば、一般的な下水道用トンネル等に適用する場合は１００〜２００ｍｍ程度、大断面の道路用トンネル等に適用する場合は３００〜１０００ｍｍ程度と、用途に応じて適宜設定することができる。また、合成セグメント１の幅も同様に、例えば５００〜２５００ｍｍ程度と、セグメントの桁高さ、トンネル外径及び土水圧荷重の大きさ等に応じて適宜設定することができる。
【００２０】
また、主桁７の板厚さは、例えば６〜１００ｍｍ程度であるが、この範囲に限定されるものではなく、トンネルに作用する土水圧荷重及び主桁７の設置数に応じて設定することができる。なお、コンクリート８の流動性を高めるために、主桁７のウェブ７ｂに開口孔を設けてもよい。その場合、円形状、矩形状又は三角形状の孔を、トンネル周方向に対して所定の間隔で設けることにより、コンクリート８を充填する際の流動性を確保できる。通常、この開口孔の寸法は桁高さの３０〜５０％程度とし、トンネル周方向の配置間隔は桁高さと同等にすればよい。また、同様の効果を得るために、トンネルの外周面２側及び内周面３側に配置されるフランジ７ａをタイバーで接続するトラス形式のラチス構造材を構成してもよい。
【００２１】
更に、主桁７の設置数をｎ（ｎは２以上の自然数）、合成セグメント１の幅をＢとしたとき、最も外側に配置される主桁７の位置をトンネル軸方向端部から略０．５×Ｂ／ｎとし、隣り合う主桁７同士の間隔が略Ｂ／ｎとなるように、各主桁７を配置することが望ましい。図３は主桁７の設置数が２本の場合の配置状態を示す図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図３に示すように、本実施形態の合成セグメント１のように主桁７の設置数が２本である場合は、主桁７同士の間隔をセグメント幅Ｂの１／２に相当する長さとし、トンネル軸方向端部（セグメント幅方向端部）と主桁７との間隔をセグメント幅Ｂの１／４に相当する長さとしている。これにより、主桁７の外側に充填されている外側コンクリート８と、主桁７間に充填されている内側コンクリート８との荷重負担を等しくすることができるため、中詰めコンクリート８の仕様を合理化することができると共に、合成セグメント１の幅の幅広化に対して効果を発揮する。
【００２２】
主桁７は、トンネルに作用する土水圧荷重がセグメントに対して均等に作用することを考慮して配置すると、合理的な断面を形成することができる。合成セグメント１はトンネル軸方向に連続して連結されるため、構造部材４ａ〜４ｄと主桁７との間に充填されているコンクリート８の幅が、主桁７間に充填されているコンクリート８の幅の１／２程度となるように、各主桁７を配置すればよい。ただし、主桁７に溝形鋼を用いる場合等のように主桁断面が非対称なとき、又はリング間の接続剛度が低い場合等は、主桁７の外側に充填されているコンクリート８と内側に充填されているコンクリート８の剛性が異なることがある。その場合は、各コンクリート８の剛性に合わせて主桁７の配置間隔を調整すればよい。
【００２３】
一方、セグメント外周面とトンネル軸方向端面とがなす角部を覆う４ａ，４ｂは、断面Ｌ形状であれば、山形鋼等の形鋼であっても、セグメント外周面側の第一構造部材とトンネル軸方向端面側の第二構造部材とを溶接等により接合し、断面Ｌ形形状としたものでもよい。同様に、セグメント内周面とトンネル軸方向端面とがなす角部を覆う４ｃ，４ｄも、断面Ｌ形状であれば、山形鋼等の形鋼であっても、セグメント内周面側の第三構造部材とトンネル軸方向端面側の第四構造部材とを溶接等により接合し、断面Ｌ形形状としたものでもよい。また、構造部材４ａ〜４ｄは、プレート寸法（幅方向の寸法）が３０〜７０ｍｍ程度、厚さが５ｍｍ程度であれば、コンクリート８の割れ及び欠けに対して十分な防護性能を発揮する。なお、断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄをセグメント断面の性能に加える場合は、作用する土水圧荷重と主桁仕様とを考慮してその寸法を設定すればよい。本実施形態の合成セグメント１のように、角部に断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄを配置することにより、角部におけるコンクリート８の割れ及び欠けに対する抵抗が強くなる。また、コンクリート８の拘束度を高める効果が高まり、鋼殻を構成する各鋼材とコンクリート８との力伝達が増加する効果も発揮される。
【００２４】
次に、橋渡し材１５ａ，１５ｂについて説明する。主桁７間に充填されているコンクリート８は比較的拘束度が高いが、主桁７よりも外側、即ち、主桁７と構造部材４ａ〜４ｄとの間に充填されているコンクリート８は拘束度が低い。このため、本実施形態の合成セグメント１においては、橋渡し材１５ａを配置することでこれに対処している。具体的には、橋渡し材１５ａを介して主桁７と構造部材４ａ〜４ｄとを連結することにより、これらの間に充填されたコンクリート８の拘束度を向上させ、補強効果を高めている。このように、橋渡し材１５ａを介して断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄと主桁７とを連結することにより、主桁７よりも外側に充填されたコンクリート８に作用する土水圧による荷重を、主桁７又は断面略Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄに伝達することができるため、合成セグメント１における部材断面の一体化を図ることができる。
【００２５】
また、本実施形態の合成セグメント１においては、橋渡し材１５ｂを介して主桁７同士も連結しているが、主桁７に挟まれている部分のコンクリート８は拘束が高いため、例えば、トンネルに作用する土水圧が小さい場合又はセグメントの断面寸法が小さい場合には、図４に示す本実施形態の第１変形例の合成セグメント３１のように、橋渡し材１５ｂを省略した構造、即ち、主桁７と構造部材４ａ〜４ｄとの間にのみ橋渡し材１５ａが設けられている構造とすることも可能である。ただし、トンネルに作用する土水圧が大きい場合又はセグメントの断面寸法が大きい場合には、本実施形態の合成セグメント１のように、主桁７間にも橋渡し材１５ｂを設置することが望ましい。このように、橋渡し材１５ｂを介して主桁７同士を連結することにより、断面同士の力伝達がなされ、双方の断面を一体化することができるため、コンクリート８の拘束効果を高めることができると共に、トンネルに作用する土水圧荷重による発生応力をトンネル周方向、トンネル軸方向及びセグメント桁高さ方向に対して、コンクリート８から鋼殻への力伝達効果を高めることができる。その結果、セグメント幅の幅広化に伴いコンクリート８へ作用する土水圧荷重の増加に対して、コンクリート８の補強効果をより向上させることができる。
【００２６】
なお、これら橋渡し材１５ａ，１５ｂは、トンネルに作用する土水圧荷重による発生応力をトンネル周方向、トンネル軸方向及びセグメント桁高さ方向に対して伝達する機能を持つものであり、一般的には鉄筋又は鋼板が適している。また、橋渡し材１５ａ，１５ｂの形状は特に限定するものではないが、本実施形態のようなＬ型断面形状、又は、矩形断面形状若しくはＴ型断面形状にすると、接合面が広く確保でき、ボルト又はドリルねじによる接続が確実に実施できるようになり、セグメントの品質が安定する。
【００２７】
更に、本実施形態の合成セグメント１においては、橋渡し材１５ａ，１５ｂと、セグメント角部に配置される断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７との接合を、弾性体座金１６を介してボルト又はドリルねじ１７によって行っている。このため、溶接熱ひずみによる形状変形は発生せず、また、板厚の異なる板間の連結等により不陸を生じる場合でも、弾性体座金１６の潰れによる変形で取り付け誤差を吸収することができる。また、ドリルねじ１７は、ボルトに鋼板を削孔する機能があるためボルト接続のような先孔加工を必要とせず、更に接続する前の原部材が多少の反りや捩れが発生していても、ドリルねじ１７を接続部材に押し付けて回転削孔することで接続が可能である。これにより、本実施形態の合成セグメント１においては、従来のセグメントに比べて製造工程を短縮することが可能となる。
【００２８】
また、主桁７と構造部材４ａ〜４ｄの板厚が異なる場合等には、橋渡し材１５ａ，１５ｂの連結部に弾性体座金１６を用いることで形状の不陸を調整することができる。この弾性体座金１６としては、一般的に、繊維補強ゴム及びエポキシ樹脂などのように、ボルト又はドリルねじ１７を締結する際の回転トルクにより座金が変形して断面が押し潰される形態のものであればよい。連結部の力の伝達は、ボルト又はドリルねじ１７の有効断面により伝達され、断面を切断する方向のせん断力、断面に垂直な方向の軸方向力を伝達することができる。更に、弾性体座金１６の厚さを５〜１０ｍｍ程度とし、やや断面を潰し気味に架設すると効果的である。
【００２９】
なお、図１及び図２においては、ドリルねじ１７を使用して接続した例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、橋渡し材１５ａ，１５ｂに外接するブラケットを、ボルト接続により鋼殻に連結してもよい。また、橋渡し材１５ａ，１５ｂの寸法及び配置間隔は、作用荷重及びセグメント断面寸法に応じて配置すればよく、いずれの配置でも鋼殻製造時における熱ひずみなどの形状変形は一切発生しない。
【００３０】
次に、本実施形態の合成セグメント１の製造方法について説明する。先ず、コンクリート型枠又は鋼殻固定治具に、構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７を所定の精度で配置し、その位置を固定する。次に、橋渡し材１５ａ，１５ｂを、ドリルねじ１７により構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７に固定する。その際、構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７と橋渡し材１５ａ，１５ｂとの間に、弾性体座金１６を配置する。このため、溶接組立のような熱変形が発生せず、組み立てられた鋼殻に形状変形が発生しない。その後、構造部材４ａ〜４ｄ及び主桁７で囲まれた部分、即ち、鋼殻の内部空間に、コンクリート８を打設する。コンクリート８を打設する際は、鋼殻構造を型枠として兼用してもよく、また、別途型枠を設置してもよい。
【００３１】
上述の如く、本実施形態の合成セグメント１においては、角部に配置する断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｄと主桁７とを、ボルト又はドリルねじ１７を用いて橋渡し材１５ａを介して連結しているため、鋼殻の溶接熱ひずみによる形状変形を発生させずに断面の一体化を図ることができる。これにより、合成セグメント１の形状矯正が不要となる。なお、ボルトによる接続の場合では、先孔加工を行った後に接合面にボルトを螺着するが、ドリルねじ１７による接続の場合では、先孔加工が不要となると共にボルトの締め込み管理も必要なくなるため、セグメント製造工程の大幅な短縮効果が得られる。
【００３２】
また、ボルト又はドリルネジ１７と橋渡し材１５ａと主桁７及び構造部材４ａ〜４ｄとの間に弾性体座金１６を配置して接合しているため、構造部材４ａ〜４ｄの板厚と主桁７の板厚が異なっている場合、又はセグメント断面内における配置高さが異なっている場合でも、形状の不陸を調整することができると共に、ボルト又はドリルねじ１７のせん断強度を用いて力伝達することができるため、高い伝達性能を発揮する。
【００３３】
以上の効果により、本実施形態の合成セグメント１は、製造時における鋼殻構造の形状変形の矯正工程が不要となるため、従来のセグメントに比べて製造コストを約２割削減することができる。更に、本実施形態の合成セグメント１は、セグメントの全幅が有効に合成構造として機能するため、セグメントの構造性能が高まり、セグメントの桁高さの縮小化及びセグメント幅の幅広化に有効である。
【００３４】
なお、本実施形態の合成セグメント１においては、主桁７の桁高さと合成セグメント１の高さ（厚さ）とが同じで、主桁７のフランジ７ａがセグメントの内面及び外面の一部を構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、主桁７の桁高さは、トンネルに作用する土水圧荷重の大きさに応じて設定することができる。図５は本発明の第１の実施形態の第２変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。例えば、図５に示すように、主桁４７の桁高さを合成セグメント４１の高さ（厚さ）よりも小さくして、主桁４７をコンクリート８内に埋没させた構造とすることも可能であり、その場合も、前述した第１の実施形態の合成セグメント１と同様の効果が得られる。
【００３５】
また、本実施形態の合成セグメント１においては、主桁７としてフランジ７ａとウェブ７ｂからなるＨ型断面形状の鋼材を使用しているが、本発明の効果は主桁７の断面形状に依存するものではなく、主桁には、一般的なセグメントと同様に、断面形状がウェブ７ｂのみの板状の鋼材（鋼板）を使用してもよく、又はセグメントの断面性能を高めたＩ型断面形状、Ｃ型断面形状若しくはＴ型断面形状の鋼材を使用することもできる。
【００３６】
更に、本実施形態の合成セグメント１では、２本の主桁７を設置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、主桁７の設置枚数は、トンネルに作用する土水圧荷重とセグメントの幅又は桁高さに応じて設定すればよく、通常は、２〜４枚程度とすることが多い。図６は本発明の第１の実施形態の第３変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。例えば、図６に示す合成セグメント５１のように主桁７を３本設置する場合も同様に、主桁７の設置数をｎ（ｎは２以上の自然数）、合成セグメント１の幅をＢとしたとき、最も外側に配置される主桁７の位置をトンネル軸方向端部から略０．５×Ｂ／ｎとし、隣り合う主桁７同士の間隔が略Ｂ／ｎとなるように、各主桁７を配置することが望ましい。具体的には、図６に示すように、外側に配置する２本の主桁７は、セグメントのトンネル軸方向端部（幅方向端部）からセグメント幅Ｂの１／４に相当する位置に配置し、各主桁７間の間隔は、セグメント幅Ｂの１／３に相当する長さとすることが望ましい。これにより、主桁７と構成部材４ａ〜４ｄとの間に充填されたコンクリート８と、主桁７間に充填されたコンクリート８とで、荷重負担を等しくすることができるため、中詰めコンクリート８の仕様の合理化及びセグメント幅の幅広化に対して効果を発揮する。
【００３７】
更にまた、本実施形態の合成セグメント１では、セグメントの角部を覆う構成部材４ａ〜４ｄとして、山形鋼等の形鋼又は鋼板を接合して断面Ｌ字状とした鋼材を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、２枚の鋼板を断面がＬ字状になるように、セグメント外周面側とトンネル軸方向端面側、又はセグメント内周面とトンネル軸方向端面側に配置し、それらを固着せずに当接させた状態で使用することもできる。図７は本発明の第１の実施形態の第４変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図７に示すように、本変形例の合成セグメント６１においては、帯状の鋼板からなる構成部材６４ａ〜６４ｈを、構成部材６４ａ，６４ｃをセグメント外周面側に、構成部材６４ｂ，６４ｄをトンネル軸方向端面の外周面側に、構成部材６４ｅ，６４ｇをセグメント内周面側に、構成部材６４ｆ，６４ｈをトンネル軸方向端面の内周面側に夫々配置し、更に、構成部材６４ａと構成部材６４ｂ、構成部材６４ｃと構成部材６４ｄ、構成部材６４ｅと構成部材６４ｆ、構成部材６４ｇと構成部材６４ｈとを夫々断面がＬ形状になるように当接させることにより、セグメントの角部を覆っている。なお、当接に際して、接合又は固着等で固定は行っていないため、当接面に多少の隙間が生じる場合があるが、このような隙間は本発明の効果に影響しないため、問題はない。
【００３８】
本変形例の合成セグメント６１においては、１つの角部を覆う２枚の構成部材同士を相互に固着していないため、製造コストを低減することができる。本発明の合成セグメントにおいては、角部を覆う断面Ｌ形状の構造部材は、一体構造でなくてもコンクリート８の割れや欠けに対する保護効果は十分発揮される。また、１つの角部を覆う２枚の構造部材のうちの一方に、各構造部材と主桁７とを連結する橋渡し材が接合されていれば、前述した力伝達性能は得られる。
【００３９】
更にまた、図１及び図２に示す合成セグメント１では、複数の鋼材で鋼殻構造を構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、鋼殻の作製方法は、鋼板を切断・溶接して鋼殻を組み立てる方法、又は、鋳型を用いて鋳鉄製の鋼殻を成型する方法等、鋼材の形状及び板厚に応じて適宜選択することができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図８は本発明の第２の実施形態の合成セグメントを示す斜視図である。図８に示すように、本実施形態の合成セグメント７１の鋼殻は、主桁７、断面Ｌ形状の構造部材４ａ〜４ｂ及び構造部材５ａ〜５ｄ、並びに橋渡し材１５ａ，１５ｂで構成されている。即ち、前述した第１の実施形態の合成セグメント１の各構成要素に加えて、更に、トンネル周方向の両端部に、断面Ｌ形状の構造部材５ａ〜５ｄがトンネル軸方向と平行に配置されており、これらの構造部材５ａ〜５ｄよりトンネル周方向の両端部の角部が覆われている。
【００４１】
構造部材４ａ〜４ｄと同様に、構造部材５ａ，５ｃは、断面Ｌ形状であれば、山形鋼等の形鋼であっても、セグメント外周面側の第五構造部材とトンネル周方向端面側の第六構造部材とを溶接等により接合し、断面Ｌ形形状としたものでもよく、また、構造部材５ｂ，５ｃも、山形鋼等の形鋼であっても、セグメント内周面側の第八構造部材とトンネル軸方向端面側の第七構造部材とを溶接等により接合し、断面Ｌ形形状としたものでもよい。更に、２枚の鋼板を断面がＬ字状になるように、セグメント外周面側とトンネル周方向端面側、又はセグメント内周面とトンネル周方向端面側に配置し、それらを固着せずに当接させた状態で使用することもできる。なお、当接に際して、接合又は固着等で固定は行っていないため、当接面に多少の隙間が生じる場合があるが、このような隙間は本発明の効果に影響しないため、問題はない。
【００４２】
本実施形態の合成セグメント７１においては、トンネル周方向の両端部にも断面略Ｌ形状の構造部材５ａ〜５ｄを配置しているため、前述した第１の実施形態の合成セグメント１よりも更に、コンクリート８の角部における割れや欠けに対する抵抗性能が向上すると共に、コンクリート８の拘束効果を高めることができる。なお、本実施形態の合成セグメント７１における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態の合成セグメント１と同様である。
【００４３】
次に、本発明の第３の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図９は本発明の第３の実施形態の合成セグメントを示す斜視図である。図９に示すように、本実施形態の合成セグメント８１は、前述した第１の実施形態の合成セグメント１の各構成要素に加えて、トンネル周方向端部の位置にセグメント継手９が、トンネル軸方向端部の位置にリング継手１０が夫々配置されている。一般的な継手構造の例として、セグメント継手９は、ボルトボックス９ａのセグメント端面に面する位置にボルト孔９ｂが配置されており、現場で隣接配置されるセグメントとボルト接続されるものである。同様にリング継手１０は、ボルトボックス１０ａのセグメント端面に面する位置にボルト孔１０ｂが配置されており、現場で隣接配置されるセグメントとボルト接続されるものである。
【００４４】
また、合成セグメント同士を接合するにあたって、嵌合される双方の継手は相互に伝達力を伝達し合う必要があるため、これらの継手は、合成セグメント８１の本体に十分に定着されなければならない。通常のＲＣセグメントでは、コンクリート８中に鉄筋等の定着材を配置して定着させて継手の伝達力を確保しているが、その場合、コンクリート８の割裂破壊及びせん断破壊の可能性があるため、大きな伝達力を伝達することができない。また、本実施形態の合成セグメント８１は、応力負担を行う主要構造が主桁７等の鋼殻構造であるため、継手の伝達力は鋼殻に伝えなければならず、コンクリート８を介して伝達させる構造では主桁７側にも力伝達用のずれ止めが必要になり、構造の複雑化が懸念される。そこで、本実施形態の合成セグメント８１においては、セグメント継手９及びリング継手１０の伝達力を直接鋼殻構造へと伝達する構造形式とすることで、上記の課題を解決している。
【００４５】
図１０は本実施形態の合成セグメント８１におけるリング継手１０と主桁７との連結部を示す斜視図である。図１０に示すように、本実施形態の合成セグメント８１においては、ボルトボックス１０ａを構成する側板に定着材１２が溶接１３により固着され、定着材１２は略トンネル軸方向に向かって延長されて主桁７のウェブ板７ｂに連結され、連結部は溶接１３により固着されている。そして、隣接配置されるセグメントのリング継手からリングボルト１１がボルト孔１０ｂを挿通して配置されて螺着される。従って、隣接配置されたセグメントからの伝達力はリングボルト１１からボルトボックス１０ａ、定着材１２さらには主桁７のウェブ板７ｂへと順次伝達される。
【００４６】
図１１は本実施形態の合成セグメント８１におけるセグメント継手９と主桁７との連結部を示す斜視図であり、図１２（ａ）及び（ｂ）はその断面図である。更に、図１１及び図１２に示すように、セグメント継手９は、ボルトボックス９ａを構成する側板に定着材１２が溶接１３により固着され、定着材１２は略トンネル周方向に向かって延長されて主桁７のウェブ板７ｂに連結され、連結部は溶接１３により固着されている。また、主桁７のフランジ板７ａは、ボルトボックス９ａが配置される位置で部分的に切り欠き加工を行うことでピースボルト１４の挿通作業が可能となる。そして、隣接配置されるセグメントのセグメント継手から、ボルト孔９ｂを挿通してピースボルト１４が配置されて、螺着される。従って、隣接配置されたセグメントからの伝達力はピースボルト１４からボルトボックス９ａ、定着材１２さらには主桁７のウェブ板７ｂへと順次伝達される。
【００４７】
なお、合成セグメント同士を、トンネル周方向に現場接続するためのセグメント継手９、同様にトンネル軸方向に現場接続するためのリング継手１０には、ボルト接続式又は機械接続式がある。ボルト接続式の場合は、ボルト１１，１４を内包するボルトボックス９ａ，１０ａ又は定着材１２を鋼殻構造に固着し、機械接続式の場合にはカプラー等の継手材又は定着材１２を鋼殻構造に固着する。その固着方法としては、一般的には溶接１３でもよく、溶接長さの比較的短い溶接であるため、セグメント全体の形状変形に及ぼす影響は少ない。また、セグメント継手９とリング継手１０は、それぞれ主桁７に固着されるケースの他、断面Ｌ形状の構造部材に固着されていてもよく、更には、主桁７と断面Ｌ形状の構造部材の両方に固着されていてもよい。
【００４８】
本実施形態の合成セグメント８１においては、セグメント継手９及びリング継手１０の伝達力を直接鋼殻構造へと伝達する構造形式としているため、セグメント間及びリング間の力伝達が良好になると共に、コンクリートへの負担が軽減するため、合成セグメント１の構造性能及び耐久性の向上が発揮される。なお、本実施形態の合成セグメント８１における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態の合成セグメント１と同様である。
【００４９】
次に、本発明の第４の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図１３は本発明の第４の実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１３に示すように、本実施形態の合成セグメント９１は、図８に示す第２の実施形態の合成セグメント７１の外周面２に、スキンプレート２０を配置したものである。このスキンプレート２０は、断面Ｌ形状の構造部材９４ａ及び９４ｂの外周面２側に配置されている部分に、ドリルねじ９７により連結されている。スキンプレート２０の厚さは、通常２〜１０ｍｍ程度であり、その形状はトンネルの形状に合わせて円弧版状又は平板状等、適宜選択することができる。また、本実施形態の合成セグメント９１においては、外周面２側に配置されている各構造部材（トンネル軸方向両端部の角部を形成する構造部材９４ａ、９４ｂ及びトンネル周方向両端部の角部を形成する構造部材（図示せず））の側面側（セグメント高さ方向側）の部分の表面にシール溝１８を設け、このシール溝１８中に水膨潤シール材１９を配置して止水を行う。なお、本実施形態の合成セグメント９１における外周面２側に配置される各構造部材は、トンネル外周面２に面する部分と側面に面する（セグメント高さ方向に配置する）部分とが一体成型されているか、又は双方を止水溶接等により漏水しない構造とすることが望ましい。
【００５０】
従来のセグメントでは、スキンプレートの周囲は溶接延長が長く、通常、止水性を確保するために連続溶接による止水溶接が採用されていた。このため、溶接による熱ひずみの影響が大きく発生し、溶接後に鋼殻の形状矯正が多く必要となっていた。そこで、本実施形態の合成セグメント９１においては、スキンプレート２０を、ボルト又はドリルねじ１７により連結している。これにより、鋼殻の形状矯正が大幅に軽減されるため、製造コストの低減効果が発揮されると共に、止水性を確保することができ、トンネルの耐久性向上の効果が発揮される。更に、本実施形態の合成セグメント９１では、構造部材９４ａ及び９４ｂのセグメント側面側（セグメント高さ方向に配置されている）部分に、シール溝１８を形成し、その中にシール材１９を配置しているため、セグメント周囲の現場接続面の止水効果も発揮される。なお、本実施形態の合成セグメント９１における上記以外の構成及び効果は、前述した第２の実施形態の合成セグメント７１と同様である。
【００５１】
次に、本実施形態の変形例の合成セグメントについて説明する。図１４は本発明の第４の実施形態の変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１４に示すように、本変形例の合成セグメント１０１は、図１３に示す第４の実施形態の合成セグメント９１の構成要素に加えて、更に、外周面２側に配置されている各構造部材（トンネル軸方向両端部の角部を形成する構造部材１０４ａ，１０４ｂ及びトンネル周方向両端部の角部を形成する構造部材（図示せず））のスキンプレート２０に当接する面に、セグメントの外縁に沿って連続したシール溝１０８を設け、この溝中に水膨潤シール材１０９を配置したものである。これにより、スキンプレート２０とこれに当接する各構造部材との連結部の止水性能を、さらに向上させることができる。特に、鋼材とコンクリート８との界面は地下水を通水する水道となりやすいため、このようにセグメントの止水性能を向上させることにより、トンネル構造の耐久性が向上する効果が発揮する。
【００５２】
次に、本発明の第５の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図１５は本実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１５に示すように、本実施形態の合成セグメント１１１は、前述した第１又は第２の実施形態の合成セグメントのコンクリート８内に、トンネル周方向と略平行に鉄筋２１を配置したものである。
【００５３】
本実施形態の合成セグメント１１１における鉄筋２１の直径は、コンクリート８のひび割れ抑制面から少なくとも１０ｍｍとし、鉄筋２１の配置間隔は２００〜３００ｍｍとすることが好ましい。また、応力負担をさせる場合は、鉄筋２１の直径を４１ｍｍ程度まで太径化することで対処できる。更に、鉄筋２１をセグメント桁高さ方向にフープ形状に形成して配置することにより、中詰めコンクリート８のせん断耐力を向上させることができる。
【００５４】
本実施形態の合成セグメントにおいては、コンクリート８内に鉄筋２１を配置しているため、中詰めコンクリート８の構造性能が高まる効果が発揮される。また、橋渡し材１５ａ，１５ｂと鉄筋２１とが格子状に配置されているため、コンクリート８の補強効果が一層高まると共に、中詰めコンクリート８と鋼殻の一体化の効果も高められる。更に、コンクリート８の表面ひび割れを抑制することもできるため、トンネルの耐久性の向上につながる。更にまた、セグメント断面の経済設計を行うために、主桁７の板厚をトンネル部位の発生断面力に応じて設定すると、主桁７を構成する鋼板の種類が多くなり、鋼板の製造コストの増加を招くが、本実施形態の合成セグメント１１１では、セグメント断面の必要性能に合わせてトンネル周方向の鉄筋２１の量を調整することができるため、製造コストの低減を図ることができる。なお、本実施形態の合成セグメント１１１における上記以外の構成及び効果は、前述した第１又は第２の実施形態の合成セグメントと同様である。
【００５５】
また、図１５に示す合成セグメント１１１ではコンクリート８内に鉄筋２１を配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、鉄筋２１の代わりに、表面にずれ止め機能を有する鋼（延）材を使用することもできる。その場合、表面にずれ止め機能を有する鋼（延）材としては、製造コストが安い矩形断面形状、Ｌ型断面形状又はＴ型断面形状の圧延材を使用することが望ましく、具体的には、板厚が１０〜３０ｍｍ程度で、幅が２０〜５０ｍｍ程度の平鋼、又は板厚が２〜２０ｍｍ程度で、辺長が２０〜５０ｍｍ程度の山形鋼が好適である。
【００５６】
次に、本発明の第６の実施形態に係る合成セグメントについて説明する。図１６は本実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１６に示すように、本実施形態の合成セグメント１２１は、前述した第１又は第２の実施形態の合成セグメントの橋渡し材１５ａ，１５ｂ同士を、せん断補強筋２２によってセグメント桁高さ方向に連結したものである。各せん断補強筋２２は、溶接により橋渡し材１５ａ，１５ｂに固着されている。
【００５７】
トンネル外周側からの土水圧荷重が、合成セグメントに作用した場合、セグメント１高さ方向への力伝達が必要となる。特に、土水圧荷重が大きく発生する深度の深いトンネル及び外径の大きなトンネルでは、コンクリート８のせん断破壊に抵抗する構造が要求される。一方、本実施形態の合成セグメント１２１においては、橋渡し材１５ａ，１５ｂ同士を、夫々セグメント高さ方向に連結しているため、これらがセグメント高さ方向の引張材として機能し、せん断伝達効果が発揮される。
【００５８】
次に、前述した第６の実施形態に係る合成セグメントの第１変形例について説明する。図１７は本変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１７に示すように、本変形例の合成セグメント１３１においては、せん断補強筋２２と橋渡し材１５ａ，１５ｂとをドリルねじ１１７で接続している以外は、前述した第６の実施形態に係る合成セグメントと同様である。本実施形態の合成セグメント１３１においては、せん断補強筋２２と橋渡し材１５ａ，１５ｂとを溶接ではなく、ドリルネねじで接続しているため、鋼殻を変形させずに優れたせん断伝達効果が得られる。
【００５９】
次に、前述した第６の実施形態に係る合成セグメントの第２変形例について説明する。図１８は本変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。図１８に示すように、本変形例の合成セグメント１４１は、セグメント桁高さ方向に対向配置された橋渡し材１５ａ，１５ｂ間に充填されたコンクリート８中に、トンネル周方向と略平行に複数の鉄筋２１が配置されている以外は、前述した第６の実施形態の合成セグメント１２１と同様である。このように、橋渡し材１５ａ，１５ｂ同士を、せん断補強筋２２によってセグメント桁高さ方向に連結すると共に、コンクリート８中にトンネル周方向と略平行に複数の鉄筋２１を配置することにより、コンクリート８を３次元的に補強することができる。
【００６０】
なお、前述した第１〜６の実施形態及びその変形例では、合成セグメントの形状が平版状である場合を例に説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンクリートと鋼材とで構成され、トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を形成し、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状の合成セグメントであっても、同様の構成とすることにより、上述した効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る合成セグメントを示す斜視図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】主桁７の設置数が２本の場合の配置状態を示す図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図４】本発明の第１の実施形態の第１変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図５】本発明の第１の実施形態の第２変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図６】本発明の第１の実施形態の第３変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図７】本発明の第１の実施形態の第４変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る合成セグメントを示す斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る合成セグメントを示す斜視図である。
【図１０】図９に示す合成セグメント８１におけるリング継手１０と主桁７との連結部を示す斜視図である。
【図１１】図９に示す合成セグメント８１におけるセグメント継手９と主桁７との連結部を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は図１１に示すセグメント継手９の断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図１４】本発明の第４の実施形態の変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図１５】本発明の第５の実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図１６】本発明の第６の実施形態の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図１７】本発明の第６の実施形態の第１変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【図１８】本発明の第６の実施形態の第２変形例の合成セグメントを示す断面図であり、図１に示すＡ−Ａ線による断面図に相当する。
【符号の説明】
【００６２】
１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１、１１１、１２１、１３１、１４１ 合成セグメント
２ 外周面
３ 内周面
４ａ〜４ｄ、５ａ〜５ｄ、６４ａ〜６４ｈ、１０４ａ〜１０４ｄ 構造部材
７、４７ 主桁
７ａ フランジ
７ｂ ウェブ
８ コンクリート
９ セグメント継手
９ａ ボルトボックス
９ｂ ボルト孔
１０ リング継手
１０ａ ボルトボックス
１０ｂ ボルト孔
１１ リングボルト
１２ 定着材
１３ 溶接
１４ ピースボルト
１５ａ，１５ｂ、４５ａ、４５ｂ、５５ａ、５５ｂ 橋渡し材
１６ 弾性体座金
１７、９７ ドリルねじ
１８ シール溝
１９ シール材
２０、１２０ スキンプレート
２１ 鉄筋
２２ せん断補強材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートと鋼材とで構成され、トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を形成し、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状または平版状の合成セグメントであって、
前記外周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、外周面側の第一構造部材と軸方向端面側の第二構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、内周面側の第四構造部材と軸方向端面側の第三構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記４つの断面Ｌ形状の構造部材により形成される内面に充填されたコンクリートと、
前記コンクリートに内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置された２以上の主桁と、
前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれにおける上部と、更にその外側に位置する前記第一構造部材との間に亘って配置された外周面側の橋渡し材と、
前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれにおける下部と、更にその外側に位置する前記第四構造部材との間に亘って配置された内周面側の橋渡し材とを有し、
前記橋渡し材は、前記主桁の上部及び下部、並びに、前記第一構造部材及び第四構造部材のそれぞれに、弾性体座金を介してボルトまたはドリルネジで固定されていることを特徴とする合成セグメント。
【請求項２】
更に、前記外周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、外周面側の第五構造部材と周方向端面側の第六構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、内周面側の第八構造部材と軸方向端面側の第七構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の合成セグメント。
【請求項３】
更に、隣り合う主桁間にも外周面側の橋渡し材及び内周面側の橋渡し材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の合成セグメント
【請求項４】
前記主桁の数をｎ（ｎは２以上の自然数）、セグメントの幅をＢとしたとき、トンネル軸方向最外位置に配置された２つの主桁の位置が夫々トンネル軸方向端部から略０．５×Ｂ／ｎであり、隣り合う主桁７同士の間隔が略Ｂ／ｎであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項５】
更に、前記コンクリート中に、鉄筋又は表面にずれ止め機能を有する鋼材を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項６】
前記外周面側の橋渡し材と前記内周面側の橋渡し材とが、せん断補強材で連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項７】
前記橋渡し材が、矩形断面形状、Ｌ型断面形状、またはＴ型断面形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項８】
更に、前記外周面にスキンプレートを備え、前記スキンプレートと前記第一構造部材および前記第五構造部材とが、ボルトまたはドリルネジにより接続され、前記第二構造部材及び第六構造部材の長手方向に亘って連続するシール溝が形成されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項９】
前記第一構造材及び前記第五構造部材の前記スキンプレートと当接する面には、その長手方向に亘って連続するシール溝が形成され、当該シール溝にはシール材が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の合成セグメント。
【請求項１０】
トンネル周方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するセグメント継手、およびトンネル軸方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するリング継手のそれぞれが、前記主桁、または前記断面Ｌ形状の構造部材の少なくともいずれかに固着されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項１】
コンクリートと鋼材とで構成され、トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を形成し、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状または平版状の合成セグメントであって、
前記外周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、外周面側の第一構造部材と軸方向端面側の第二構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、内周面側の第四構造部材と軸方向端面側の第三構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記４つの断面Ｌ形状の構造部材により形成される内面に充填されたコンクリートと、
前記コンクリートに内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置された２以上の主桁と、
前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれにおける上部と、更にその外側に位置する前記第一構造部材との間に亘って配置された外周面側の橋渡し材と、
前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれにおける下部と、更にその外側に位置する前記第四構造部材との間に亘って配置された内周面側の橋渡し材とを有し、
前記橋渡し材は、前記主桁の上部及び下部、並びに、前記第一構造部材及び第四構造部材のそれぞれに、弾性体座金を介してボルトまたはドリルネジで固定されていることを特徴とする合成セグメント。
【請求項２】
更に、前記外周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、外周面側の第五構造部材と周方向端面側の第六構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、内周面側の第八構造部材と軸方向端面側の第七構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の合成セグメント。
【請求項３】
更に、隣り合う主桁間にも外周面側の橋渡し材及び内周面側の橋渡し材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の合成セグメント
【請求項４】
前記主桁の数をｎ（ｎは２以上の自然数）、セグメントの幅をＢとしたとき、トンネル軸方向最外位置に配置された２つの主桁の位置が夫々トンネル軸方向端部から略０．５×Ｂ／ｎであり、隣り合う主桁７同士の間隔が略Ｂ／ｎであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項５】
更に、前記コンクリート中に、鉄筋又は表面にずれ止め機能を有する鋼材を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項６】
前記外周面側の橋渡し材と前記内周面側の橋渡し材とが、せん断補強材で連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項７】
前記橋渡し材が、矩形断面形状、Ｌ型断面形状、またはＴ型断面形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項８】
更に、前記外周面にスキンプレートを備え、前記スキンプレートと前記第一構造部材および前記第五構造部材とが、ボルトまたはドリルネジにより接続され、前記第二構造部材及び第六構造部材の長手方向に亘って連続するシール溝が形成されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項９】
前記第一構造材及び前記第五構造部材の前記スキンプレートと当接する面には、その長手方向に亘って連続するシール溝が形成され、当該シール溝にはシール材が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の合成セグメント。
【請求項１０】
トンネル周方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するセグメント継手、およびトンネル軸方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するリング継手のそれぞれが、前記主桁、または前記断面Ｌ形状の構造部材の少なくともいずれかに固着されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項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】
【公開番号】特開２００８−２２３３０４（Ｐ２００８−２２３３０４Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６１７８８（Ｐ２００７−６１７８８）
【出願日】平成１９年３月１２日（２００７．３．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１２日（２００７．３．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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