説明

鋼製セグメントの継手構造と連結方法。

【課題】地震時や不等沈下などで鋼製セグメント1と鋼製セグメント1とが相対的に移動しても、二次覆工コンクリート4にクラックが発生しない継手構造を提供する。
【解決手段】ひとつの鋼製セグメント1と、隣接する鋼製セグメント1の間は、ボルト2とナットで締結してある。このボルト2の頭部の周囲と、ナットの周囲をキャップ5で包囲する。鋼製セグメント1の内側は、キャップ5の内側を除いてコンクリート4で充填してある。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼製セグメントの継手構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
シールド工法で掘進したトンネル内部を、図1に示すように、まず鋼製セグメントで一次覆工aした後に、その内面に二次巻きコンクリートを打設して二次覆工bを施す工法が存在する。
このように二次覆工bする構造では、セグメントの内側にコンクリートを打設して充填する。
すると、図2に示すように一つの鋼製セグメント1と、隣接する鋼製セグメント1との主桁3間を連結するボルト2等は鋼製セグメント1の表面よりも内側に位置しているから、コンクリートを打設するとその内部に埋設されてしまう。
その結果、ボルト2の頭部やナットとコンクリートは、相互に強固に付着した状態となる。
なお、以下ではボルト頭部、ナットを含めて表現する場合に、煩雑さを避けて「ボルト等」と称する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
前記したような鋼製セグメントの継手構造にあっては、次のような問題点がある。
すなわち、地震時や不等沈下が発生した場合に、図3に示すようにセグメント1の1リングと、隣接する1リングとの間が離れる状況が発生する。
その際に、ボルト2等は強固に連結しているから、位置の移動がなく、その周囲のコンクリート4だけが主桁3の表面から離れる方向に移動することになる。
すると、ボルト2等に付着していたコンクリート4は、無理に主桁3から剥離する状態となり、ボルト2等と、その周囲の二次覆工コンクリートbとの間には隙間sが生じたり、周囲に伸びるクラックcが発生することになる。
すると、セグメント1を構成する鋼板に水や湿気、化学物質などが接触することになり、セグメント1の耐久性が低下する可能性がある。

【課題を解決するための手段】
【0004】
上記のような課題を解決するために、本発明の鋼製セグメントの継手構造は、鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとを連結するための構造であって、ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結してあり、このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲をキャップで包囲してあり、キャップは、有底の容器であり、キャップの開放側の縁は、セグメントの周囲の枠体の内面に接しており、鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填してあることを特徴としたものである。
また本発明の鋼製セグメントの連結方法は、鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとを連結するための連結方法であって、ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結し、このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲を有底の容器であるキャップによって、キャップの開放側の縁が、セグメントの周囲の枠体の内面に接する状態で包囲し、鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填して行うことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【0005】
本発明の鋼製セグメントの継手構造は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
<1>地震時や不等沈下などで鋼製セグメントと鋼製セグメントとが相対的に移動しても、二次覆工コンクリートにクラックが発生しない。
<2>二次覆工コンクリートにクラックが発生しないことにより、セグメントの鋼板に水や湿気、化学物質などが接触することがなく、耐久性が低下することない。
<3>二次覆工コンクリートにクラックが発生しないから、その補修の手数が不要である。
<4> なお特開2002−70494号公報に記載された発明もキャップを使用しているが、これは板ばねなどを介在させて、セグメント間が引き離される引張力を板ばねなどで吸収しようというものであり、本発明のようにコンクリートとセグメントの枠体との剥離を許容してしまい、しかしクラックの発生を阻止する、という発明ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【0007】
<1>前提条件。
本発明の対象は、鋼製セグメント1と鋼製セグメント1のリング継手面を接続する場合の構造である。
ここで図1に示すようにリング継手面とはひとつのセグメントリングと、隣接するセグメントリングとの間の継手を意味する。
そしてセグメントリングとは、複数の円弧状のセグメント1を組み合わせて構成した円筒のことであり、このセグメントリングを順次接続してシールドトンネルを構成する。
また、鋼製セグメント1とは、鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成した公知のセグメント1であり、その内側に二次覆工コンクリートbを打設する場合を本発明の対象としている。
そして本発明は、ひとつの鋼製セグメント1と、隣接する鋼製セグメント1とを連結するために、両者の鋼製セグメント1の間は、ボルト2とナットで締結する構成であるが、このようなボルト2等による締結構造もまた公知である。
【0008】
<2>キャップ5による絶縁。
本発明の構造では、このボルト2の頭部の周囲と、ナットの周囲をキャップ5で包囲する。
ここでいうキャップ5とは、帽子状、コップ状の一面が開放してある有底の容器である。
キャップ5の内径は、ボルト2等の外径よりも大きく、その深さはボルト2等を十分に収納できる深さを備えている。
キャップ5の素材はプラスチック、発泡スチロール、プラスチックと発泡スチロールの組み合わせ、紙、薄い金属板など、公知の材料を広く採用することができる。
【0009】
<3>キャップの取り付け。
このキャップ5を、鋼製セグメント1と鋼製セグメント1との接続のために締結が終わったボルト2等にかぶせ、両面テープなどで接着する。
ボルト2等は、鋼製セグメント1の主桁3の内面に接触している。
したがって、かぶせたキャップ5の開放側の縁は、その主桁3の内面に接する状態でセットされる。
【0010】
<4>コンクリートの充填。
鋼製セグメント1と鋼製セグメント1との連結が終了したら、一定の期間の後に、その内側コンクリート4を打設する。
しかしボルト2等の周囲はキャップ5で包囲してあり、周囲と絶縁してあるから、キャップ5の内側を除いて鋼製セグメント1の内側にはコンクリート4が充填されることになる。
【0011】
<5>地震時の機能。(図5)
地震や不等沈下によってひとつのセグメントリングと、隣接したセグメントリングとの間に離れる方向の力が作用する場合が生じる。
その場合にボルト2等の位置はほとんど変化せず、その周囲のコンクリート4が頭部とボルト2および主桁3の内側の表面から離れることになる。
しかし本発明の構造では、ボルト2等は、キャップ5を介してその周囲のコンクリート4と絶縁している。
したがってコンクリート4が移動しても、ボルト2等との間の付着がないから、クラックが発生する可能性がない。
そのためにコンクリート4のクラックから水や湿気、化学材料がセグメント1の内部に侵入することがなく、その破損の心配がない。
【0012】
<6>目地材を介在させた場合。(図6)
以上のようなキャップ5を使用する構造によって、所期の目的を達成することができるが、さらにコンクリート4とコンクリート4との境界部分に目地材6を介在させる構成を採用することもできる。
すなわち、鋼製セグメントの内側に打設するコンクリート4とコンクリート4との間に、目地材5として介在させる構造である。
この目地材5は、耐水性、柔軟性に富んだ材料で構成した板状体であり、公知の材料の中から選択して採用することができる。
このように構成すると、鋼製セグメントの内側に位置する二次覆工コンクリートも、セグメントの位置ごとに縁が切れていることになる。
その結果、地震時に鋼製セグメントと鋼製セグメントとの位置のずれが生じても、すでにコンクリートは縁が切れているから、セグメントとセグメントの間にクラックが発生することがなく、クラック部分からの浸水などが生じることがない。
【0013】
<7>他の実施例。
この発明は、鋼製セグメントを使用した立坑の構築作業においても採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】従来の鋼製セグメントと二次覆工コンクリートの説明図。
【図2】従来の鋼製セグメント間の継手構造の説明図。
【図3】従来の鋼製セグメントの継手構造において、地震時にコンクリートにクラックが発生する状況の説明図。
【図4】本発明の継手構造の実施例の説明図。
【図5】本発明の継手構造における地震時のコンクリートの挙動の説明図。
【図6】セグメントとセグメントの間に目地材を介在させて実施例の断面図。
【符号の説明】
【0015】
1:セグメント
2:ボルト
3:主桁
4:コンクリート
5:キャップ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとを連結するための構造であって、
ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結してあり、
このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲をキャップで包囲してあり、
キャップは、有底の容器であり、
キャップの開放側の縁は、セグメントの周囲の枠体の内面に接しており、
鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填してある、
鋼製セグメントの継手構造。

【請求項2】
鋼製セグメントの内側に打設するコンクリートとコンクリートとの間に、柔軟性にとんだ材料の板体を、目地材として介在させた、
請求項1記載の鋼製セグメントの継手構造。

【請求項3】
鋼製の周囲の枠体と、スキンプレートで構成したひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントとを連結するための連結方法であって、
ひとつの鋼製セグメントと、隣接する鋼製セグメントの間は、ボルトとナットで締結し、
このボルトの頭部の周囲と、ナットの周囲を有底の容器であるキャップによって、キャップの開放側の縁が、セグメントの周囲の枠体の内面に接する状態で包囲し、
鋼製セグメントの内側は、キャップの内側を除いてコンクリートで充填して行う、
鋼製セグメントの連結方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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