特許 6483575 セグメントの枠体、セグメントの製造方法およびセグメント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6483575

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】セグメントの枠体、セグメントの製造方法およびセグメント

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/04 20060101AFI20190304BHJP

   B28B 7/10 20060101ALI20190304BHJP

【ＦＩ】

   E21D11/04 Z

   B28B7/10 B

【請求項の数】8

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-172120(P2015-172120)

(22)【出願日】2015年9月1日

(65)【公開番号】特開2017-48590(P2017-48590A)

(43)【公開日】2017年3月9日

【審査請求日】2018年6月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231110

【氏名又は名称】ＪＦＥ建材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】長岡 省吾

【審査官】 田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０８８６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５７０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８００１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９９０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８００９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １１／０４−１１／４０

Ｂ２８Ｂ ７／００−７／４４

Ｂ２８Ｂ １３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘削孔内の壁を構築するセグメントの枠体であって、
前記セグメントの外壁を形成し、少なくとも１つの貫通孔を有するスキンプレートと、
前記スキンプレートの縁に立設されて前記セグメントの側壁を形成する側壁板と、
前記貫通孔を囲むように前記スキンプレートの内面側に設けられ、一端が前記スキンプレートに水密に連結され、壁部に少なくとも１つの開口を有する管部材と、
前記管部材の軸線方向において前記開口を間に挟むようにして、前記管部材の外壁面に密に設けられた水膨張性のシール部材と、
を備えることを特徴とするセグメントの枠体。

【請求項2】

前記管部材の他端側を閉鎖する閉鎖部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のセグメントの枠体。

【請求項3】

前記閉鎖部材は前記管部材内に着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のセグメントの枠体。

【請求項4】

前記閉鎖部材と前記管部材との間に設けられた止水部材を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のセグメントの枠体。

【請求項5】

前記管部材は、前記一端に他の管部材を着脱自在とする着脱部を備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載のセグメントの枠体。

【請求項6】

前記管部材の前記一端は、前記スキンプレートに溶接されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載のセグメントの枠体。

【請求項7】

請求項１から６までのいずれか一項に記載のセグメントの枠体を使用して、セグメントを製造する方法であって、
前記スキンプレートを上側にした状態で前記枠体を型枠台上に設置する工程と、
前記管部材の前記一端に、前記スキンプレートの外側に突出して別の管部材を取り付ける工程と、
前記別の管部材及び前記管部材を通じて、前記スキンプレートと前記枠体と前記型枠台とにより囲まれた空間に中詰材を供給して中詰体を形成する工程と、
前記中詰体の形成後に、前記別の管部材を前記管部材から取り外す工程と、
を有することを特徴とするセグメントの製造方法。

【請求項8】

請求項１から６までのいずれか一項に記載のセグメントの枠体と、
前記枠体の前記スキンプレートと前記側壁板とで囲まれる空間内に設けられた中詰体と、
を備えることを特徴とするセグメント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数連結して掘削孔内の壁を構築するセグメントの枠体、該枠体を使用したセグメントの製造方法およびセグメントに関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル、地下道等の坑道建設に広く採用されているシールド工法において、掘削した掘削孔内の壁を構築するセグメントが知られている。セグメントには、外壁面を形成するスキンプレートとスキンプレートに設けられた側壁板とを有する枠体を備えており、枠体の内側にコンクリートを打設して枠体と一体化されているコンクリート中詰セグメントがある。

【0003】

このようなコンクリート中詰セグメントの製造においては、開口している内面側を上側に向けて設置した状態で内面側からコンクリートを打設して、コンクリートの内面を作業者が鏝によって均して仕上げる必要がある。そのため、セグメント内面の仕上げ作業の負担が大きく、製造コストも嵩んでいた。

【0004】

これに対して、外壁面となるスキンプレートにコンクリート充填用の注入孔を形成し、型枠台の上にスキンプレートを上側に向けて設置した状態で、スキンプレートの注入孔からコンクリートを枠体内に打設する製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２０１９１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された方法によって製造されたセグメントにおいては、内面を作業員が鏝で仕上げる必要がなくなり、作業負担及び製造コストの軽減を達成することはできる。
しかし、セグメントで掘削孔の壁を構築した後に、掘削孔の地盤から流出してくる地下水が、セグメントの製造時にコンクリートの注入に使用した注入孔からセグメント内部に浸入することがある。浸入した水はコンクリートと型枠との間を通ってセグメント内部の広い範囲でコンクリートに接触することがあり、その場合、コンクリートの劣化することがある。さらに水はセグメントからトンネル内に漏れ出ることがあり、その場合、漏水の対策処理作業が必要となる。以上のことから、セグメントの維持管理に多大な手間を要する。

【0007】

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、セグメントの枠体の構造を改良して、セグメントの外壁側から水が浸入した場合であっても、セグメントの内壁側からトンネル内への漏水を抑制することができるセグメントの枠体、この枠体を用いたセグメントの製造方法及び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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明は、掘削孔内の壁を構築するセグメントの枠体であって、前記セグメントの外壁を形成し、少なくとも１つの貫通孔を有するスキンプレートと、前記スキンプレートの縁に立設されて前記セグメントの側壁を形成する側壁板と、前記貫通孔を囲むように前記スキンプレートの内面側に設けられ、一端が前記スキンプレートに密に連結され、壁部に少なくとも１つの開口を有する管部材と、前記管部材の軸線方向において前記開口を間に挟むようにして、前記管部材の外壁面に密に設けられた水膨張性のシール部材と、を備えることを特徴とする。

【0009】

また、前記管部材の他端側を閉鎖する閉鎖部材を備えることが好ましい。

【0010】

また、前記閉鎖部材は前記管部材内に着脱自在に設けられていることが好ましい。

【0011】

また、前記閉鎖部材と前記管部材との間に設けられた止水部材を備えることが好ましい。

【0012】

また、前記管部材は、前記一端に他の管部材を着脱自在とする着脱部を備えることが好ましい。

【0013】

前記管部材の前記一端は、前記スキンプレートに溶接されていることが好ましい。

【0014】

さらに、上記目的を達成するために、本発明は、本発明に係るセグメントの枠体を使用して、セグメントを製造する方法であって、前記スキンプレートを上側にした状態で前記枠体を型枠台上に設置する工程と、前記管部材の前記一端に、前記スキンプレートの外側に突出して別の管部材を取り付ける工程と、前記別の管部材及び前記管部材を通じて、前記スキンプレートと前記枠体と前記型枠台とにより囲まれた空間に中詰材を供給して中詰体を形成する工程と、前記中詰体の形成後に、前記別の管部材を前記管部材から取り外す工程と、を有することを特徴とする。

【0015】

さらに、上記目的を達成するために、本発明は、本発明に係るセグメントの枠体と、前記枠体の前記スキンプレートと前記側壁板とで囲まれる空間内に設けられた中詰体と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、セグメントの外壁側から水が浸入した場合であっても、セグメントの内壁側からトンネル内への漏水を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】セグメントの縦断面図である。

【図2】図１に示すセグメントにおいて使用される枠体の斜視図である。

【図3】枠体の管部材を部分的に拡大して示す断面図である。

【図4】セグメントの製造方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は一例であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとりうる。

【0019】

＜セグメントの構成＞
図１は、本発明に係るセグメント１をその長手方向において断面にして示す縦断面図である。図２は、図１に示したセグメント１に使用される枠体１０の斜視図であり、管部材２０を透視可能に描いたものである。図３は、セグメント１のうち管部材２０の部分を断面にして拡大して示す断面図である。図４は、セグメント１の製造方法を説明する図であり、枠体１０が型枠台４０に設置された状態を描いたものである。

【0020】

図１に示すように、セグメント１は、枠体１０と、枠体１０と一体化されているコンクリート製の中詰体３０と、を備えている。
セグメント１は、その長手方向に湾曲するように側面視円弧状に形成されており、周方向に複数のセグメントを連結させることで環状のセグメントリングを構築することができる。このセグメントリングは、トンネルの軸線（延在）方向に沿って連設されるようになっている。

【0021】

（枠体）
枠体１０は、セグメント１の外壁及び側壁を形成するものであって、セグメント１の内壁側が開口して、外壁及び周壁側が閉鎖された中空の円弧枠状に形成されている。
枠体１０は鋼製の複数の部材から構成されていて、具体的には、図２に示すように、セグメント１の外壁をなすスキンプレート１１と、このスキンプレート１１にその長手方向に沿って立設されている一対の主桁１２ａ，１２ｂ（側壁板）と、スキンプレート１１の短手方向に沿って立設されている一対の継ぎ手１３ａ，１３ｂ（側壁板）と、スキンプレート１１に設けられた円筒状の管部材２０と、管部材２０に設けられたシール部材２６ａ，２６ｂと、を備えている。

【0022】

［スキンプレート］
スキンプレート１１は、セグメント１の外壁を形成するものであり、つまり、セグメント１を掘削されたトンネル等に設置する際に、掘削孔の内壁に接触する矩形の鋼板であり、長手方向に沿って円弧状に湾曲させた形状に形成されている。
図１及び図２に示すように、スキンプレート１１には、スキンプレート１１の厚さ方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔１１ａが形成されている。枠体１０の内側（スキンプレート１１の内側）で貫通孔１１ａの周縁に、管部材２０がその一端で全周に亘って溶接により接合されていて、貫通孔１１ａ及び管部材２０を通じて、枠体１０の外部から内部にコンクリートを供給することができる。
貫通孔１１ａが形成される位置は、枠体１０内にコンクリートを供給する際の枠体１０の姿勢による。具体的には、後述する型枠台４０に載置した際に枠体１０の最も高い位置となる位置に形成されていることが好ましい。また、貫通孔１１ａは、１つである場合に限らず、適当な間隔をあけて複数形成してもよい。

【0023】

［主桁、継ぎ手］
図２に示すように、主桁１２ａ，１２ｂは、セグメント１の側壁を形成するものであり、つまり、スキンプレート１１の長手方向に延在している各縁に溶接により接合され、スキンプレート１１の面に対して立設されている鋼板である。具体的に主桁１２ａ，１２ｂは、セグメント１が、例えばトンネルの内壁を構築するために設置された場合、トンネルの軸線方向（延在方向）を臨んでおり、スキンプレート１１の円弧状の形状に沿って、同様に円弧状に湾曲した形状を有する。
継ぎ手１３ａ，１３ｂは、セグメント１の側壁を形成するものであり、つまり、スキンプレートの１１の短手方向（幅方向）に延在している各縁に溶接により接合され、スキンプレート１１の面に対して立設されている鋼板である。具体的に継ぎ手１３ａ，１３ｂは、セグメント１がトンネルの内壁を構築するために設置された場合、トンネルの周方向を臨んでいる。
したがって、主桁１２ａ，１２ｂと継ぎ手１３ａ，１３ｂは、スキンプレート１１の端縁に沿って交互に配置されており、主桁１２ａ，１２ｂの長手方向の各端部は、それぞれ継ぎ手１３ａ，１３ｂの長手方向の各端部に接合されている。
なお、セグメントとして必要最低限の強度を満たす限り、主桁１２ａ，１２ｂと継ぎ手１３ａ，１３ｂの一方を省略したセグメントとしてもよい。

【0024】

［管部材］
管部材２０は、スキンプレート１１の内面側に取り付けられている円筒状の鋼管である。図３に示すように、管部材２０はその一方の端部において、貫通孔１１ａと同軸にスキンプレート１１の内面に、全周に亘って溶接により密に取り付けられている。
ここで「密に」とは、セグメント１の外部から浸入してくる地下水が、スキンプレート１１と管部材２０との溶接部分Ｗから流入することがない状態を意味する。
管部材２０は、両端部が開口されており、その一端はコンクリートが供給される供給口２１となっている。管部材２０の他端は、閉鎖部材としてのプラグ２２によって閉鎖され、止水されている。

【0025】

管部材２０の両端部における内周面には、後述するコンクリートの注入兼空気抜き用の別の管部材５０及びプラグ２２との着脱を自在にする着脱部が形成されていて、例えば着脱部としてねじ山２３ａ，２３ｂが形成されている。管部材２０の供給口２１側（一端側）には、別の管部材５０が、その外周面に形成されたねじ山５１及び管部材２０のねじ山２３ａを介して螺合され、連結される。
管部材２０の閉鎖されている側（他端部）には、プラグ２２が、その外周面に形成されたねじ山２２ａ及び管部材２０のねじ山２３ｂを介して連結されている。
なお、プラグ２２と管部材２０の他端の内周面との間には、例えばゴムリングのような公知のシール部材２４が設けられていて、ねじ山２２ａ及びねじ山２３ｂの間を通ってセグメント１の内壁側に漏れ出ようとする地下水の通路を遮断している。

【0026】

管部材２０の周面には、その厚さ方向に貫通している複数の開口２５が設けられている。これらの開口２５は、コンクリートの供給時に、貫通孔１１ａを通じて管部材２０に供給されたコンクリートが開口２５から管部材２０の外側、すなわち、枠体１０の内側に流出するようになっている。

【0027】

［シール部材］
管部材２０の外周面には、管部材２０の軸線方向に互いに間隔をあけて２つのシール部材２６ａ，２６ｂが取り付けられている。より具体的には、２つのシール部材２６ａ，２６ｂは、開口２５を管部材２０の軸線方向で間に挟むように、管部材２０を径方向内側に向かって締め付けるようにして取り付けられている。
シール部材２６ａ，２６ｂは、これらのシール部材２６ａ，２６ｂで挟まれた領域とそれ以外の領域との間の止水機能を発揮しつつ、水を吸収することで膨張して止水効果をより強固にする機能を有する。

【0028】

（中詰体）
中詰体３０は、中詰材としてのコンクリートが管部材２０を介して枠体１０の内部に打設されて枠体１０と一体化されているものである。ここで、枠体１０は、コンクリート打設時の型枠となるため、打設して固化した後の中詰体３０は、スキンプレート１１の湾曲に沿って円弧状に湾曲形成されている。図１及び図３に示すように、中詰材を打設した後、中詰体３０内には管部材２０が埋設された状態となっている。
なお、図３においては説明の便宜上、管部材２０内に中詰体３０を描いていないが、セグメント１としては、管部材２０内にもコンクリートが打設されて中詰体３０が形成されている。

【0029】

＜セグメントの製造方法＞
次に、上記のセグメント１の製造方法について図４に基づいて説明する。
セグメント１の製造に際しては、中詰体３０が枠体１０内に納まるように形成するために型枠台４０を用いる。型枠台４０は、その上面部に底部の断面が円弧状に形成された凹部４１を有している。ここで、凹部４１の底部は、その曲率がスキンプレート１１の曲率とほぼ等しくなるように形成されている。

【0030】

まず、凹部４１に枠体１０をその開口側（スキンプレート１１とは反対側）から設置する。つまり、型枠台４０上に、枠体１０のスキンプレート１１が上側を臨むように枠体１０を設置する。この凹部４１内に枠体１０を設置することで枠体１０が型枠台４０に対して位置固定されるようになる。設置後には所定の固定具により、枠体１０を型枠台４０に固定してもよい。
これにより、枠体１０と型枠台４０とによりコンクリートを打設するための空間Ｓが形成される。より具体的には、枠体１０のスキンプレート１１と、主桁１２ａ，１２ｂと、継ぎ手１３ａ，１３ｂと、型枠台４０の凹部４１とによって空間Ｓが画成される。

【0031】

次に、枠体１０の管部材２０に、上方から別の管部材５０を取り付ける。より具体的には、図３において二点鎖線で示すように、別の管部材５０はその外周面にねじ山５１を有しており、別の管部材５０は、ねじ山５１が管部材２０の内面に形成されているねじ山２３ａと螺合することで、枠体１０の外側に向かって突出した状態で管部材２０に連結される。
なお、管部材２０及び別の管部材５０は互いにねじ山２３ａ，５１を介して取り付けられているので、コンクリート打設後には、別の管部材５０を管部材２０から取り外すことができる。

【0032】

次に、別の管部材５０及び管部材２０を通じて、コンクリートを枠体１０と型枠台４０とによって画成された空間Ｓ内に打設する。打設されたコンクリートは、具体的には矢印により示すように、別の管部材５０から投入されて、管部材２０の開口２５を通じて空間Ｓ内に流れ込む。
空間Ｓ内へのコンクリートの打設時には、上述のように開口２５を通じてコンクリートが空間Ｓ内に流入すると共に、空間Ｓ内に流入してきたコンクリートによって押し出された空間Ｓ内の空気が、開口２５及び別の管部材５０を通じて外部に排出されるようになっている。
コンクリートの打設は、コンクリートが別の管部材５０内で所定の高さに溜まるまで行われる。つまり、コンクリートが枠体１０から別の管部材５０内に溢れるのを確認して終了する。

【0033】

次いで、コンクリートの打設完了後、別の管部材５０を管部材２０から取り外し、溢れ出たコンクリートを除去しつつ、貫通孔１１ａのコンクリートを均して表面仕上げを行う。

【0034】

その後、コンクリートを養生し、固化することでコンクリートと枠体１０とは一体化され、中詰体３０が形成されてセグメント１が完成する。

【0035】

最後に、セグメント１を型枠台４０から取り外して、セグメント１の製造工程が全て終了する。

【0036】

＜作用、効果＞
以上のような構造の枠体１０及び中詰体３０を備えたセグメント１によれば、溶接部分Ｗにより貫通孔１１ａを通じて浸入した地下水は、スキンプレート１１の内面に沿ってセグメント１内に浸入できず、さらに、開口２５を挟むようにして設けられている水膨張性のシール部材２６ａ，２６ｂにより、管部材２０の内周面に沿って開口２５を通ってきた地下水は、水を吸収することで膨張したシール部材２６ａ，２６ｂによって、シール部材２６ａ，２６ｂで挟まれた領域からそれ以外の領域へ浸入することは抑制されるので、セグメント１の内壁側からトンネルへの漏水を防ぐことができる。つまり、水膨張性のシール部材２６ａ，２６ｂが水を吸収して自己膨張して、シール部材２６ａ，２６ｂと中詰体３０との接触箇所において水の通路を確実に遮断して水の漏出を防いでいる。これにより、水のセグメント１内部への浸入による中詰体３０の劣化を抑制することができ、かつセグメント１から漏れ出た水を処理する手間を大幅に軽減することができる。

【0037】

また、管部材２０のスキンプレート１１に連結されていない他端が、プラグ２２によって閉鎖されているので、コンクリートの打設時の漏れを防止するとともに、管部材２０の内部を浸入してきた水が、管部材２０の下端においてセグメント１の内壁側からトンネル内に漏れ出ることを防ぐことができる。

【0038】

また、プラグ２２は、管部材２０に着脱自在に取り付けられているので、セグメント１の内部の点検及び水の排水を容易に行うことができる。特に、プラグ２２と管部材２０との間にシール部材２４が設けられていると、止水効果をさらに高めることができる。

【0039】

さらに、以上のような構造を備えたセグメント１の製造方法によれば、溶接部分Ｗがスキンプレート１１の内面に沿ったセグメント１内部への水の浸入を防ぎ、水膨張性のシール部材２６ａ，２６ｂが水を吸収して膨張することで水の浸入経路を遮断するので、高い止水効果を有するセグメント１を製造することができる。さらに、管部材２０の一端にはねじ山２３ａが設けられているので、コンクリート充填の用に供するだけでなく、空間Ｓ内へのコンクリートの充填中に空間Ｓ内部からの空気の外部への排気の用に供することもできる別の管部材５０を簡単に取り付けることができるので、コンクリート充填用の貫通孔１１ａとは別に、空気抜き用の孔をスキンプレート１１に形成する必要はなく、セグメント１を容易に製造することができる。

【0040】

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施形態に限られるものではない。例えば、スキンプレート１１に形成される貫通孔１１ａの数及び形成箇所は、必要に応じて変更することができる。

【0041】

また、貫通孔１１ａの形状は特に規定しないが、貫通孔１１ａと連結される管部材２０の断面形状は、貫通孔１１ａに対応して変更することができる。

【0042】

また、開口２５の形状は、枠体１０内へのコンクリートの流入を妨げるものでなければ矩形に限らず、円形、楕円形、三角形、多角形等であってよい。

【符号の説明】

【0043】

１ セグメント
１０ 枠体
１１ スキンプレート
１１ａ 貫通孔
１２ａ，１２ｂ 主桁
１３ａ，１３ｂ 継ぎ手
２０ 管部材
２１ 供給口
２２ プラグ（閉鎖部材）
２２ａ，２２ｂ ねじ山
２４ シール部材
２５ 開口
２６ａ，２６ｂ シール部材
３０ 中詰体
４０ 型枠台
５０ 別の管部材
Ｓ 空間
Ｗ 溶接部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】