(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023158902
(43)【公開日】2023-10-31
(54)【発明の名称】トンネル覆工体およびトンネル覆工体の施工方法
(51)【国際特許分類】
E21D 11/14 20060101AFI20231024BHJP
【ＦＩ】
E21D11/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022068948
(22)【出願日】2022-04-19
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】西岡 尊寿
(72)【発明者】
【氏名】谷口 敦
(72)【発明者】
【氏名】川島 広志
【テーマコード（参考）】
2D155
【Ｆターム（参考）】
2D155BA01
2D155BB03
2D155GB01
2D155KB04
(57)【要約】
【課題】セグメントの数を減らすとともに、セグメントをコンパクトに変形させて容易に搬送することができ、セグメントを組み付けるときの作業効率を向上させることができるトンネル覆工体を提供する。
【解決手段】トンネル覆工体１０であって、上部セグメント２０と下部セグメント３０とを対向して配置することで矩形の筒状に形成されている。上部セグメント２０および下部セグメント３０は、第一版状部２１，３１と、第一版状部２１，３１の両側縁部にそれぞれ立設された二つの第二版状部２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂと、を備えている。第一版状部２１，３１は、第一ピース２５，３５と第二ピース２６，３６とに分割され、第一ピース２５，３５と第二ピース２６，３６とは、トンネル軸方向に延びている回転軸４１を有するヒンジ４０によって連結されている。
【選択図】図２
【解決手段】トンネル覆工体１０であって、上部セグメント２０と下部セグメント３０とを対向して配置することで矩形の筒状に形成されている。上部セグメント２０および下部セグメント３０は、第一版状部２１，３１と、第一版状部２１，３１の両側縁部にそれぞれ立設された二つの第二版状部２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂと、を備えている。第一版状部２１，３１は、第一ピース２５，３５と第二ピース２６，３６とに分割され、第一ピース２５，３５と第二ピース２６，３６とは、トンネル軸方向に延びている回転軸４１を有するヒンジ４０によって連結されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
二つのセグメントを対向して配置することで矩形の筒状に形成されるトンネル覆工体であって、
前記セグメントは、
第一版状部と、
前記第一版状部の両側縁部にそれぞれ立設された二つの第二版状部と、を備え、
前記両セグメントの前記第二版状部の端面同士が連結されており、
前記第一版状部は、一方の前記第二版状部側の第一ピースと、他方の前記第二版状部側の第二ピースとに分割され、
前記第一ピースと前記第二ピースとは、トンネル軸方向に延びている回転軸を有するヒンジによって連結されていることを特徴とするトンネル覆工体。
前記セグメントは、
第一版状部と、
前記第一版状部の両側縁部にそれぞれ立設された二つの第二版状部と、を備え、
前記両セグメントの前記第二版状部の端面同士が連結されており、
前記第一版状部は、一方の前記第二版状部側の第一ピースと、他方の前記第二版状部側の第二ピースとに分割され、
前記第一ピースと前記第二ピースとは、トンネル軸方向に延びている回転軸を有するヒンジによって連結されていることを特徴とするトンネル覆工体。
【請求項2】
前記第一ピースと前記第二ピースとを前記ヒンジにおいて折り畳むことで、前記セグメントを矩形の筒状に変形可能であることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工体。
【請求項3】
前記ヒンジは、前記第一ピースおよび前記第二ピースの内面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工体。
【請求項4】
前記第一ピースと前記第二ピースとの連結部に連結部材が設けられており、
前記連結部材は、前記第一ピースの穴部に挿入されるとともに、前記第二ピースの穴部に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工体。
前記連結部材は、前記第一ピースの穴部に挿入されるとともに、前記第二ピースの穴部に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工体。
【請求項5】
一方の前記セグメントの前記第二版状部の端面は、その外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜し、
他方の前記セグメントの前記第二版状部の端面は、その外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工体。
他方の前記セグメントの前記第二版状部の端面は、その外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工体。
【請求項6】
前記第一ピースと前記第二ピースとは、止水材を介して連結されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工体。
【請求項7】
請求項１に記載のトンネル覆工体の施工方法であって、
前記第一ピースと前記第二ピースとを折り畳んで前記両セグメントをそれぞれ筒状に変形した状態で用意する工程と、
一方の前記セグメントにおいて、前記第一ピースと前記第二ピースとを開いて、前記第一版状部を平坦に変形させる第一組立工程と、
他方の前記セグメントにおいて、前記第一ピースと前記第二ピースとを開いて、前記第一版状部を平坦に変形させるとともに、前記両セグメントの前記第二版状部の端面同士を連結する第二組立工程と、を備えていることを特徴とするトンネル覆工体の施工方法。
前記第一ピースと前記第二ピースとを折り畳んで前記両セグメントをそれぞれ筒状に変形した状態で用意する工程と、
一方の前記セグメントにおいて、前記第一ピースと前記第二ピースとを開いて、前記第一版状部を平坦に変形させる第一組立工程と、
他方の前記セグメントにおいて、前記第一ピースと前記第二ピースとを開いて、前記第一版状部を平坦に変形させるとともに、前記両セグメントの前記第二版状部の端面同士を連結する第二組立工程と、を備えていることを特徴とするトンネル覆工体の施工方法。
【請求項8】
筒状に折り畳んだ前記セグメントにフォークリフトの爪部を差し込んで、前記フォークリフトによって前記セグメントを搬送することを特徴とする請求項７に記載のトンネル覆工体の施工方法。
【請求項9】
地盤改良が施された地盤をオープンシールド機によって掘削し、前記オープンシールド機の後方で前記第一組立工程および前記第二組立工程を行うことを特徴とする請求項７に記載のトンネル覆工体の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル覆工体およびトンネル覆工体の施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
シールド工法では、地山の掘削に伴ってセグメントリングを地中に連設することでトンネル覆工体を構築している。従来のセグメントリングは、トンネルの内周面に沿って湾曲した四つのセグメントをトンネルの周方向に連結している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平８－０１３９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
矩形シールドトンネルを構築する場合に、セグメントリングを分割する数を減らして、セグメントの搬送頻度やセグメントを組み付けるときの工数を減らすことができれば、工期短縮を図ることができるが、セグメントが大きくなると、トンネル内でセグメントの搬送や方向転換が難しくなるという問題がある。
本発明は、前記した問題を解決し、セグメントの数を減らすとともに、セグメントをコンパクトに変形させて容易に搬送することができ、セグメントを組み付けるときの作業効率を向上させることができるトンネル覆工体およびトンネル覆工体の施工方法を提供することを課題とする。
本発明は、前記した問題を解決し、セグメントの数を減らすとともに、セグメントをコンパクトに変形させて容易に搬送することができ、セグメントを組み付けるときの作業効率を向上させることができるトンネル覆工体およびトンネル覆工体の施工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記課題を解決するため、第一の発明は、トンネルの内周面に設けられるトンネル覆工体であって、二つのセグメントを対向して配置することで矩形の筒状に形成されている。前記セグメントは、第一版状部と、前記第一版状部の両側縁部にそれぞれ立設された二つの第二版状部と、を備えている。そして、前記両セグメントの前記第二版状部の端面同士が連結されている。前記第一版状部は、一方の前記第二版状部側の第一ピースと、他方の前記第二版状部側の第二ピースとに分割され、前記第一ピースと前記第二ピースとは、トンネル軸方向に延びている回転軸を有するヒンジによって連結されている。
本発明のトンネル覆工体では、セグメントの数を減らすとともに、第一版状部のヒンジによってセグメントを折り畳んでコンパクトに変形させることで、トンネル内でセグメントを容易に搬送することができる。これにより、セグメントを組み付けるときの作業効率を向上させることができるため、シールド工法の工期を短縮することができる。
また、本発明のトンネル覆工体では、第一ピースおよび第二ピースの一方をトンネル内に位置決めした状態で、第一ピースと第二ピースとを開くことで、第一ピースおよび第二ピースの他方もトンネル内に位置決めすることができる。
また、本発明のトンネル覆工体では、第一ピースと第二ピースとの間に生じる引張力をヒンジが負担することで、第一ピースと第二ピースとの連結部の強度を高めることができる。
前記したトンネル覆工体において、前記第一ピースと前記第二ピースとを前記ヒンジにおいて折り畳むことで、前記セグメントを矩形の筒状に変形して搬送および設置する場合には、セグメントの重心を取り易くなり、セグメントが安定するため、作業し易くなる。
本発明のトンネル覆工体では、セグメントの数を減らすとともに、第一版状部のヒンジによってセグメントを折り畳んでコンパクトに変形させることで、トンネル内でセグメントを容易に搬送することができる。これにより、セグメントを組み付けるときの作業効率を向上させることができるため、シールド工法の工期を短縮することができる。
また、本発明のトンネル覆工体では、第一ピースおよび第二ピースの一方をトンネル内に位置決めした状態で、第一ピースと第二ピースとを開くことで、第一ピースおよび第二ピースの他方もトンネル内に位置決めすることができる。
また、本発明のトンネル覆工体では、第一ピースと第二ピースとの間に生じる引張力をヒンジが負担することで、第一ピースと第二ピースとの連結部の強度を高めることができる。
前記したトンネル覆工体において、前記第一ピースと前記第二ピースとを前記ヒンジにおいて折り畳むことで、前記セグメントを矩形の筒状に変形して搬送および設置する場合には、セグメントの重心を取り易くなり、セグメントが安定するため、作業し易くなる。
【0006】
前記したトンネル覆工体において、前記ヒンジを前記第一ピースおよび前記第二ピースの内面に取り付けることが好ましい。
この構成では、第一ピースと第二ピースとの連結部に内側に向けて正曲げが生じたときに、ヒンジを第一ピースおよび第二ピースの外面に取り付けた場合よりも、モーメントアーム長が大きくなるため、第一ピースと第二ピースとの連結部の強度を高めることができる。
前記したトンネル覆工体において、前記第一ピースと前記第二ピースとの連結部に連結部材を設け、前記連結部材を前記第一ピースの穴部に挿入するとともに、前記第二ピースの穴部に挿入することで、第一ピースと第二ピースとの連結部の強度を高めることが好ましい。なお、連結部材と第一ピースおよび第二ピースとの連結は、例えば、ボルトジョイントやピンジョイントを用いることができる。
前記したトンネル覆工体において、一方の前記セグメントの前記第二版状部の端面を、その外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜させ、他方の前記セグメントの前記第二版状部の端面を、その外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜させることが好ましい。
この構成では、先に一方のセグメントをトンネル内に設置した後に、他方のセグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に搬入し、他方のセグメントを開いたときに、他方のセグメントの第二版状部の端面を、一方のセグメントの第二版状部の端面に重ね易くなる。
前記したトンネル覆工体において、前記第一ピースと前記第二ピースとを、止水材を介して連結することで、セグメントの止水性を高めることが好ましい。
この構成では、第一ピースと第二ピースとの連結部に内側に向けて正曲げが生じたときに、ヒンジを第一ピースおよび第二ピースの外面に取り付けた場合よりも、モーメントアーム長が大きくなるため、第一ピースと第二ピースとの連結部の強度を高めることができる。
前記したトンネル覆工体において、前記第一ピースと前記第二ピースとの連結部に連結部材を設け、前記連結部材を前記第一ピースの穴部に挿入するとともに、前記第二ピースの穴部に挿入することで、第一ピースと第二ピースとの連結部の強度を高めることが好ましい。なお、連結部材と第一ピースおよび第二ピースとの連結は、例えば、ボルトジョイントやピンジョイントを用いることができる。
前記したトンネル覆工体において、一方の前記セグメントの前記第二版状部の端面を、その外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜させ、他方の前記セグメントの前記第二版状部の端面を、その外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜させることが好ましい。
この構成では、先に一方のセグメントをトンネル内に設置した後に、他方のセグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に搬入し、他方のセグメントを開いたときに、他方のセグメントの第二版状部の端面を、一方のセグメントの第二版状部の端面に重ね易くなる。
前記したトンネル覆工体において、前記第一ピースと前記第二ピースとを、止水材を介して連結することで、セグメントの止水性を高めることが好ましい。
【0007】
前記課題を解決するため、第二の発明は、トンネル覆工体の施工方法であって、まず、前記第一ピースと前記第二ピースとを折り畳んで前記両セグメントをそれぞれ筒状に変形した状態で用意する。続いて、第一組立工程では、一方の前記セグメントにおいて、前記第一ピースと前記第二ピースとを開いて、前記第一版状部を平坦に変形させる。その後、第二組立工程では、他方の前記セグメントにおいて、前記第一ピースと前記第二ピースとを開いて、前記第一版状部を平坦に変形させるとともに、前記両セグメントの前記第二版状部の端面同士を連結する。
本発明のトンネル覆工体の施工方法では、前記したトンネル覆工体を用いることで、セグメントを組み付けるときの作業効率を向上させることができるため、シールド工法の工期を短縮することができる。
前記したトンネル覆工体の施工方法において、筒状に折り畳んだ前記セグメントにフォークリフトの爪部を差し込んで、前記フォークリフトによって前記セグメントを搬送した場合には、作業効率を高めることができる。
前記したトンネル覆工体の施工方法では、地盤改良が施された地盤をオープンシールド機によって掘削し、前記オープンシールド機の後方で前記第一組立工程および前記第二組立工程を行うことができる。
本発明のトンネル覆工体の施工方法では、前記したトンネル覆工体を用いることで、セグメントを組み付けるときの作業効率を向上させることができるため、シールド工法の工期を短縮することができる。
前記したトンネル覆工体の施工方法において、筒状に折り畳んだ前記セグメントにフォークリフトの爪部を差し込んで、前記フォークリフトによって前記セグメントを搬送した場合には、作業効率を高めることができる。
前記したトンネル覆工体の施工方法では、地盤改良が施された地盤をオープンシールド機によって掘削し、前記オープンシールド機の後方で前記第一組立工程および前記第二組立工程を行うことができる。
【発明の効果】
【0008】
本発明のトンネル覆工体およびトンネル覆工体の施工方法では、セグメントの数を減らして容易に搬送することができ、セグメントを組み付けるときの工数を減らすことができるため、シールド工法の工期を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態に係るトンネル覆工体を示した側面図である。
【図2】本発明の実施形態に係るトンネル覆工体を示した正面図である。
【図3】本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、下部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した正面図である。
【図4】本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、下部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した側面図である。
【図5】本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、下部セグメントを開いた状態を示した正面図である。
【図6】本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、上部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した正面図である。
【図7】本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、上部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体を示した側面図である。
本実施形態では、図１に示すように、矩形シールドトンネル２（以下、単に「矩形トンネル２」と言う）内のトンネル覆工体１０およびそのトンネル覆工体１０の施工方法について説明する。
図１に示すように、地下鉄や道路などの地下構造物３の下方にトンネルを構築する場合には、地下構造物３を構築したときに使用した土留壁５，５の一部を撤去する必要がある。そこで、地下構造物３の周囲を地盤改良した後に、オープンシールド機４によって矩形トンネル２を構築し、その矩形トンネル２内から作業者が土留壁５を切除している。このとき、オープンシールド機４の後方で矩形トンネル２内にトンネル覆工体１０を構築している。
図２は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体を示した正面図である。
本実施形態のトンネル覆工体１０は、図２に示すように、上部セグメント２０および下部セグメント３０を備えている。上部セグメント２０および下部セグメント３０を上下に対向して配置することで、矩形の筒状に形成されている。
図１は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体を示した側面図である。
本実施形態では、図１に示すように、矩形シールドトンネル２（以下、単に「矩形トンネル２」と言う）内のトンネル覆工体１０およびそのトンネル覆工体１０の施工方法について説明する。
図１に示すように、地下鉄や道路などの地下構造物３の下方にトンネルを構築する場合には、地下構造物３を構築したときに使用した土留壁５，５の一部を撤去する必要がある。そこで、地下構造物３の周囲を地盤改良した後に、オープンシールド機４によって矩形トンネル２を構築し、その矩形トンネル２内から作業者が土留壁５を切除している。このとき、オープンシールド機４の後方で矩形トンネル２内にトンネル覆工体１０を構築している。
図２は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体を示した正面図である。
本実施形態のトンネル覆工体１０は、図２に示すように、上部セグメント２０および下部セグメント３０を備えている。上部セグメント２０および下部セグメント３０を上下に対向して配置することで、矩形の筒状に形成されている。
【0011】
図５は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、下部セグメントを開いた状態を示した正面図である。
下部セグメント３０は、図５に示すように、第一版状部３１と、第一版状部３１の左右の側縁部にそれぞれ立設された左右二つの第二版状部３２ａ，３２ｂと、を備えている。下部セグメント３０は、上向きに開いたコの字形状に形成されている。第一版状部３１は、鋼製の版状部材であり、矩形トンネル２の底面を覆うスキンプレート、トンネル周方向に配置される主桁、トンネル軸方向に配置される縦リブや継手板等を備えている。第一版状部３１の左右方向の長さは、矩形トンネル２の底面の左右方向の長さと同じ大きさに形成されている。
第一版状部３１は、左側の第一ピース３５と、右側の第二ピース３６とに分割されている。下部セグメント３０では、第二ピース３６の左右方向の長さが、第一ピース３５の左右方向の長さよりも大きく形成されている。したがって、第一ピース３５と第二ピース３６との連結部は、第一版状部３１の左右方向の中央部よりも左側に配置されている。
下部セグメント３０は、図５に示すように、第一版状部３１と、第一版状部３１の左右の側縁部にそれぞれ立設された左右二つの第二版状部３２ａ，３２ｂと、を備えている。下部セグメント３０は、上向きに開いたコの字形状に形成されている。第一版状部３１は、鋼製の版状部材であり、矩形トンネル２の底面を覆うスキンプレート、トンネル周方向に配置される主桁、トンネル軸方向に配置される縦リブや継手板等を備えている。第一版状部３１の左右方向の長さは、矩形トンネル２の底面の左右方向の長さと同じ大きさに形成されている。
第一版状部３１は、左側の第一ピース３５と、右側の第二ピース３６とに分割されている。下部セグメント３０では、第二ピース３６の左右方向の長さが、第一ピース３５の左右方向の長さよりも大きく形成されている。したがって、第一ピース３５と第二ピース３６との連結部は、第一版状部３１の左右方向の中央部よりも左側に配置されている。
【0012】
第一ピース３５と第二ピース３６とは、鋼製のヒンジ４０を介して連結されている。ヒンジ４０は、左右二枚の取付板４２，４２をトンネル軸方向に延びている回転軸４１によって回動自在に連結している。両取付板４２，４２は、それぞれ第一ピース３５および第二ピース３６の内面に取り付けられている。これにより、第一ピース３５と第二ピース３６とは、回転軸４１の軸回りに回動可能に連結されている。
図４は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、下部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した側面図である。
下部セグメント３０には、図４に示すように、複数のヒンジ４０がトンネル軸方向に間隔を空けて配置されている。なお、下部セグメント３０に設けるヒンジ４０の数は限定されるものではなく、第一ピース３５および第二ピース３６の大きさや重量に応じて適宜に設定される。
図５に示すように、第一ピース３５と第二ピース３６との連結部において、第一ピース３５の左側面および第二ピース３６の右側面には、それぞれ樹脂製の止水材５０，５０が貼り付けられている。このように、第一ピース３５と第二ピース３６とは、止水材５０を介して連結されている。
また、第一ピース３５と第二ピース３６との連結部には、鋼製の連結部材６０が設けられている。連結部材６０は、外周面にねじ溝が形成されたボルトである。連結部材６０の左半分は、第一ピース３５の右側面に形成されたねじ穴部に螺合されている。また、連結部材６０の右半分は、第二ピース３６の左側面に形成されたねじ穴部に螺合されている。連結部材６０は、第一版状部３１の厚さ方向の中央部に配置されている。このように、本実施形態の下部セグメント３０では、連結部材６０と、第一ピース３５および第二ピース３６とがボルトジョイントによって連結されている。
図４は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、下部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した側面図である。
下部セグメント３０には、図４に示すように、複数のヒンジ４０がトンネル軸方向に間隔を空けて配置されている。なお、下部セグメント３０に設けるヒンジ４０の数は限定されるものではなく、第一ピース３５および第二ピース３６の大きさや重量に応じて適宜に設定される。
図５に示すように、第一ピース３５と第二ピース３６との連結部において、第一ピース３５の左側面および第二ピース３６の右側面には、それぞれ樹脂製の止水材５０，５０が貼り付けられている。このように、第一ピース３５と第二ピース３６とは、止水材５０を介して連結されている。
また、第一ピース３５と第二ピース３６との連結部には、鋼製の連結部材６０が設けられている。連結部材６０は、外周面にねじ溝が形成されたボルトである。連結部材６０の左半分は、第一ピース３５の右側面に形成されたねじ穴部に螺合されている。また、連結部材６０の右半分は、第二ピース３６の左側面に形成されたねじ穴部に螺合されている。連結部材６０は、第一版状部３１の厚さ方向の中央部に配置されている。このように、本実施形態の下部セグメント３０では、連結部材６０と、第一ピース３５および第二ピース３６とがボルトジョイントによって連結されている。
【0013】
下部セグメント３０の両第二版状部３２ａ，３２ｂは、第一版状部３１の左右の縁部からそれぞれ上方に向けて突出している鋼製の版状部材であり、スキンプレート、主桁、リブ、継手板などを備えている。両第二版状部３２ａ，３２ｂは、第一版状部３１に対して垂直に形成されている。左側の第二版状部３２ａは、矩形トンネル２の左側面の下部を覆う部位であり、右側の第二版状部３２ｂは、矩形トンネル２の右側面の下部を覆う部位である。
本実施形態の下部セグメント３０では、左側の第二版状部３２ａの上下方向の長さが、右側の第二版状部３２ｂの上下方向の長さよりも大きく形成されている。左側の第二版状部３２ａの上下方向の長さは、第二ピース３６の左右方向の長さと略同じ大きさに形成されている。また、右側の第二版状部３２ｂの上下方向の長さは、第一ピース３５の左右方向の長さと略同じ大きさに形成されている。
図３は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、下部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した正面図である。
矩形トンネル２に設置前の下部セグメント３０について、図３に示すように、第二ピース３６に対して第一ピース３５を内側（右側）に向けて９０度回動させると、第一ピース３５と右側の第二版状部３２ｂとが左右方向に間隔を空けて平行に配置される。また、第二ピース３６と左側の第二版状部３２ａとが上下方向に間隔を空けて平行に配置される。
このようにして、矩形トンネル２に設置前の下部セグメント３０を、矩形の筒状に変形可能である。下部セグメント３０を筒状の状態で搬送する場合には、左右の第二版状部３２ａ，３２ｂ同士をワイヤなどの固定手段によって固定することで、筒状に維持することができる。
図５に示すように、下部セグメント３０の両第二版状部３２ａ，３２ｂの上端面は、外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜している。また、両第二版状部３２ａ，３２ｂの上端面には、それぞれ樹脂製の止水材５０，５０が貼り付けられている。
本実施形態の下部セグメント３０では、左側の第二版状部３２ａの上下方向の長さが、右側の第二版状部３２ｂの上下方向の長さよりも大きく形成されている。左側の第二版状部３２ａの上下方向の長さは、第二ピース３６の左右方向の長さと略同じ大きさに形成されている。また、右側の第二版状部３２ｂの上下方向の長さは、第一ピース３５の左右方向の長さと略同じ大きさに形成されている。
図３は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、下部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した正面図である。
矩形トンネル２に設置前の下部セグメント３０について、図３に示すように、第二ピース３６に対して第一ピース３５を内側（右側）に向けて９０度回動させると、第一ピース３５と右側の第二版状部３２ｂとが左右方向に間隔を空けて平行に配置される。また、第二ピース３６と左側の第二版状部３２ａとが上下方向に間隔を空けて平行に配置される。
このようにして、矩形トンネル２に設置前の下部セグメント３０を、矩形の筒状に変形可能である。下部セグメント３０を筒状の状態で搬送する場合には、左右の第二版状部３２ａ，３２ｂ同士をワイヤなどの固定手段によって固定することで、筒状に維持することができる。
図５に示すように、下部セグメント３０の両第二版状部３２ａ，３２ｂの上端面は、外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜している。また、両第二版状部３２ａ，３２ｂの上端面には、それぞれ樹脂製の止水材５０，５０が貼り付けられている。
【0014】
上部セグメント２０は、図２に示すように、第一版状部２１と、第一版状部２１の左右の側縁部にそれぞれ立設された左右二つの第二版状部２２ａ，２２ｂと、を備えている。上部セグメント２０は、下向きに開いたコの字形状に形成されている。上部セグメント２０と下部セグメント３０とは、上下に対向して形成されている。
上部セグメント２０の第一版状部２１は、矩形トンネル２の頂面を覆う鋼製の版状部材であり、下部セグメント３０の第一版状部３１と同様に、左側の第一ピース２５と、右側の第二ピース２６とに分割されている。
上部セグメント２０は、第一ピース２５の左右方向の長さが、第二ピース２６の左右方向の長さよりも大きく形成されており、第一ピース２５と第二ピース２６との連結部が第一版状部２１の左右方向の中央部よりも右側に配置されている。
また、上部セグメント２０の第一版状部２１は、下部セグメント３０の第一版状部３１と同様に、第一ピース２５と第二ピース２６とがヒンジ４０によって回動可能に連結されている。
また、上部セグメント２０の第一ピース２５および第二ピース２６も止水材５０を介して連結されるとともに、第一ピース２５と第二ピース２６との連結部にも連結部材６０が設けられている。
上部セグメント２０の第一版状部２１は、矩形トンネル２の頂面を覆う鋼製の版状部材であり、下部セグメント３０の第一版状部３１と同様に、左側の第一ピース２５と、右側の第二ピース２６とに分割されている。
上部セグメント２０は、第一ピース２５の左右方向の長さが、第二ピース２６の左右方向の長さよりも大きく形成されており、第一ピース２５と第二ピース２６との連結部が第一版状部２１の左右方向の中央部よりも右側に配置されている。
また、上部セグメント２０の第一版状部２１は、下部セグメント３０の第一版状部３１と同様に、第一ピース２５と第二ピース２６とがヒンジ４０によって回動可能に連結されている。
また、上部セグメント２０の第一ピース２５および第二ピース２６も止水材５０を介して連結されるとともに、第一ピース２５と第二ピース２６との連結部にも連結部材６０が設けられている。
【0015】
上部セグメント２０の両第二版状部２２ａ，２２ｂは、第一版状部２１の左右の縁部からそれぞれ下方に向けて垂直に突出している。左側の第二版状部２２ａは、矩形トンネル２の左側面の上部を覆う鋼製の版状部材であり、右側の第二版状部２２ｂは、矩形トンネル２の右側面の上部を覆う鋼製の版状部材である。
本実施形態の上部セグメント２０では、右側の第二版状部２２ａの上下方向の長さが、左側の第二版状部２２ｂの上下方向の長さよりも大きく形成されている。左側の第二版状部２２ａの上下方向の長さは、第二ピース２６の左右方向の長さと略同じ大きさに形成されている。また、右側の第二版状部２２ｂの上下方向の長さは、第一ピース２５の左右方向の幅と略同じ大きさに形成されている。
図６は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、上部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した正面図である。
矩形トンネル２に設置前の上部セグメント２０について、図６に示すように、第一ピース２５に対して第二ピース２６を内側（左側）に向けて９０度回動させると、第二ピース２６と左側の第二版状部２２ａとが左右方向に間隔を空けて平行に配置される。また、第一ピース２５と右側の第二版状部２２ｂとが上下方向に間隔を空けて平行に配置される。
このようにして、矩形トンネル２に設置前の上部セグメント２０を、矩形の筒状に変形可能である。上部セグメント２０を筒状の状態で搬送する場合には、左右の第二版状部２２ａ，２２ｂをワイヤなどの固定手段によって固定することで、上部セグメント２０を筒状に維持することができる。
図２に示すように、上部セグメント２０の両第二版状部２２ａ，２２ｂの下端面は、外縁部よりも内縁部が上方に位置するように傾斜している。また、両第二版状部３２ａ，３２ｂの下端面には、それぞれ樹脂製の止水材５０，５０が貼り付けられている。
本実施形態の上部セグメント２０では、右側の第二版状部２２ａの上下方向の長さが、左側の第二版状部２２ｂの上下方向の長さよりも大きく形成されている。左側の第二版状部２２ａの上下方向の長さは、第二ピース２６の左右方向の長さと略同じ大きさに形成されている。また、右側の第二版状部２２ｂの上下方向の長さは、第一ピース２５の左右方向の幅と略同じ大きさに形成されている。
図６は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、上部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した正面図である。
矩形トンネル２に設置前の上部セグメント２０について、図６に示すように、第一ピース２５に対して第二ピース２６を内側（左側）に向けて９０度回動させると、第二ピース２６と左側の第二版状部２２ａとが左右方向に間隔を空けて平行に配置される。また、第一ピース２５と右側の第二版状部２２ｂとが上下方向に間隔を空けて平行に配置される。
このようにして、矩形トンネル２に設置前の上部セグメント２０を、矩形の筒状に変形可能である。上部セグメント２０を筒状の状態で搬送する場合には、左右の第二版状部２２ａ，２２ｂをワイヤなどの固定手段によって固定することで、上部セグメント２０を筒状に維持することができる。
図２に示すように、上部セグメント２０の両第二版状部２２ａ，２２ｂの下端面は、外縁部よりも内縁部が上方に位置するように傾斜している。また、両第二版状部３２ａ，３２ｂの下端面には、それぞれ樹脂製の止水材５０，５０が貼り付けられている。
【0016】
本実施形態のトンネル覆工体１０では、上部セグメント２０の左側の第二版状部２２ａの下端面と、下部セグメント３０の左側の第二版状部３２ａの上端面とは、止水材５０を介して連結されるとともに、その連結部には連結部材６０が設けられている。
同様に、上部セグメント２０の右側の第二版状部２２ｂの下端面と、下部セグメント３０の右側の第二版状部３２ｂの上端面とは、止水材５０を介して連結されるとともに、その連結部には連結部材６０が設けられている。
このようにして、上部セグメント２０および下部セグメント３０を上下に対向して配置して連結することで、矩形の筒状に形成されたトンネル覆工体１０が形成されている。
同様に、上部セグメント２０の右側の第二版状部２２ｂの下端面と、下部セグメント３０の右側の第二版状部３２ｂの上端面とは、止水材５０を介して連結されるとともに、その連結部には連結部材６０が設けられている。
このようにして、上部セグメント２０および下部セグメント３０を上下に対向して配置して連結することで、矩形の筒状に形成されたトンネル覆工体１０が形成されている。
【0017】
次に、本実施形態のトンネル覆工体１０の施工方法について説明する。
（準備工程）
まず、図３に示すように、下部セグメント３０を筒状に変形させた状態で用意するとともに、図６に示すように、上部セグメント２０を筒状に変形させた状態で用意する。
図１に示すように、地下構造物３の周囲を地盤改良した後に、オープンシールド機４によって矩形トンネル２を構築する。
（準備工程）
まず、図３に示すように、下部セグメント３０を筒状に変形させた状態で用意するとともに、図６に示すように、上部セグメント２０を筒状に変形させた状態で用意する。
図１に示すように、地下構造物３の周囲を地盤改良した後に、オープンシールド機４によって矩形トンネル２を構築する。
【0018】
（第一組立工程）
図４に示すように、オープンシールド機４の後方において、フォークリフトＦの爪部Ｆ１を筒状の下部セグメント３０に差し込み、図３に示すように、爪部Ｆ１を第二版状部３２ａの下面に引っ掛ける。そして、フォークリフトＦによって下部セグメント３０を矩形トンネル２内の所定位置に載置する。
これにより、下部セグメント３０の第二ピース３６が矩形トンネル２の底面に重ねられるとともに、右側の第二版状部３２ｂが矩形トンネル２の右側面に重ねられる。
その後、図５に示すように、下部セグメント３０の第二ピース３６に対して第一ピース３５を外側（左側）に向けて９０度回動させて、第一版状部３１を平坦に開く。このようにして、第一ピース３５を矩形トンネル２の底面に重ねるとともに、左側の第二版状部３２ａを矩形トンネル２の左側面に重ねる。また、下部セグメント３０の第一ピース３５および第二ピース３６を連結部材６０によって固定する。
図４に示すように、オープンシールド機４の後方において、フォークリフトＦの爪部Ｆ１を筒状の下部セグメント３０に差し込み、図３に示すように、爪部Ｆ１を第二版状部３２ａの下面に引っ掛ける。そして、フォークリフトＦによって下部セグメント３０を矩形トンネル２内の所定位置に載置する。
これにより、下部セグメント３０の第二ピース３６が矩形トンネル２の底面に重ねられるとともに、右側の第二版状部３２ｂが矩形トンネル２の右側面に重ねられる。
その後、図５に示すように、下部セグメント３０の第二ピース３６に対して第一ピース３５を外側（左側）に向けて９０度回動させて、第一版状部３１を平坦に開く。このようにして、第一ピース３５を矩形トンネル２の底面に重ねるとともに、左側の第二版状部３２ａを矩形トンネル２の左側面に重ねる。また、下部セグメント３０の第一ピース３５および第二ピース３６を連結部材６０によって固定する。
【0019】
（第二組立工程）
図７は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、上部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した側面図である。
続いて、図７に示すように、オープンシールド機４の後方において、フォークリフトＦの爪部Ｆ１を筒状の上部セグメント２０に差し込み、図６に示すように、爪部Ｆ１を第一ピース２５の下面に引っ掛ける。そして、フォークリフトＦによって上部セグメント２０を矩形トンネル２内の所定位置に載置する。
これにより、上部セグメント２０の第一ピース２５が矩形トンネル２の頂面に重ねられるとともに、左側の第二版状部３２ａが矩形トンネル２の左側面に重ねられる。
その後、図１に示すように、上部セグメント２０の第一ピース２５に対して第二ピース２６を外側（右側）に向けて９０度回動させて、第一版状部２１を平坦に開く。このようにして、第二ピース２６を矩形トンネル２の頂面に重ねるとともに、右側の第二版状部３２ｂを矩形トンネル２の左側面に重ねる。また、上部セグメント２０の第一ピース２５および第二ピース２６を連結部材６０によって固定する。
さらに、上部セグメント２０の左側の第二版状部２２ａと、下部セグメント３０の左側の第二版状部３２ａとを連結部材６０によって固定するとともに、上部セグメント２０の右側の第二版状部２２ｂと、下部セグメント３０の右側の第二版状部３２ｂとを連結部材６０を介して連結する。
このようにして、上部セグメント２０および下部セグメント３０を上下に対向して連結することで、矩形の筒状に形成されたトンネル覆工体１０を矩形トンネル２内に設けることができる。
図７は、本発明の実施形態に係るトンネル覆工体の施工方法において、上部セグメントを折り畳んだ状態でトンネル内に設置した状態を示した側面図である。
続いて、図７に示すように、オープンシールド機４の後方において、フォークリフトＦの爪部Ｆ１を筒状の上部セグメント２０に差し込み、図６に示すように、爪部Ｆ１を第一ピース２５の下面に引っ掛ける。そして、フォークリフトＦによって上部セグメント２０を矩形トンネル２内の所定位置に載置する。
これにより、上部セグメント２０の第一ピース２５が矩形トンネル２の頂面に重ねられるとともに、左側の第二版状部３２ａが矩形トンネル２の左側面に重ねられる。
その後、図１に示すように、上部セグメント２０の第一ピース２５に対して第二ピース２６を外側（右側）に向けて９０度回動させて、第一版状部２１を平坦に開く。このようにして、第二ピース２６を矩形トンネル２の頂面に重ねるとともに、右側の第二版状部３２ｂを矩形トンネル２の左側面に重ねる。また、上部セグメント２０の第一ピース２５および第二ピース２６を連結部材６０によって固定する。
さらに、上部セグメント２０の左側の第二版状部２２ａと、下部セグメント３０の左側の第二版状部３２ａとを連結部材６０によって固定するとともに、上部セグメント２０の右側の第二版状部２２ｂと、下部セグメント３０の右側の第二版状部３２ｂとを連結部材６０を介して連結する。
このようにして、上部セグメント２０および下部セグメント３０を上下に対向して連結することで、矩形の筒状に形成されたトンネル覆工体１０を矩形トンネル２内に設けることができる。
【0020】
以上のようなトンネル覆工体１０および施工方法では、図３および図６に示すように、上部セグメント２０および下部セグメント３０を折り畳んでコンパクトに変形させることで、小断面の矩形トンネル２内で上部セグメント２０および下部セグメント３０を容易に搬送することができる。これにより、上部セグメント２０および下部セグメント３０を組み付けるときの作業効率を向上させることができるため、シールド工法の工期を短縮することができる。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０では、図３に示すように、下部セグメント３０の第二ピース３６を矩形トンネル２内に位置決めした後に、図５に示すように、第一ピース３５と第二ピース３６とを開くと、第一ピース３５も矩形トンネル２内に位置決めされる。同様に、図６に示すように、上部セグメント２０の第一ピース２５を矩形トンネル２内に位置決めした後に、図１に示すように、第一ピース２５と第二ピース２６とを開くと、第二ピース２６も矩形トンネル２内に位置決めされる。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０において、下部セグメント３０の両第二版状部３２ａ，３２ｂの上端面および上部セグメント２０の両第二版状部２２ａ，２２ｂの下端面は、外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜している。これにより、下部セグメント３０を矩形トンネル２内に設置した後に、上部セグメント２０を矩形トンネル２内に搬入して、上部セグメント２０を開いたときに、上部セグメント２０の両第二版状部２２ａ，２２ｂの下端面を、下部セグメント３０の両第二版状部３２ａ，３２ｂの上端面に重ね易い。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０の施工方法では、図４および図７に示すように、筒状に折り畳んだ上部セグメント２０および下部セグメント３０にそれぞれフォークリフトＦの爪部Ｆ１を差し込んで、フォークリフトＦによって上部セグメント２０および下部セグメント３０を搬送することで、作業効率を高めることができる。また、上部セグメント２０および下部セグメント３０を矩形の筒状に変形することで、上部セグメント２０および下部セグメント３０の重心を取り易いため、上部セグメント２０および下部セグメント３０を安定して搬送および設置することができる。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０では、図３に示すように、下部セグメント３０の第二ピース３６を矩形トンネル２内に位置決めした後に、図５に示すように、第一ピース３５と第二ピース３６とを開くと、第一ピース３５も矩形トンネル２内に位置決めされる。同様に、図６に示すように、上部セグメント２０の第一ピース２５を矩形トンネル２内に位置決めした後に、図１に示すように、第一ピース２５と第二ピース２６とを開くと、第二ピース２６も矩形トンネル２内に位置決めされる。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０において、下部セグメント３０の両第二版状部３２ａ，３２ｂの上端面および上部セグメント２０の両第二版状部２２ａ，２２ｂの下端面は、外縁部よりも内縁部が下方に位置するように傾斜している。これにより、下部セグメント３０を矩形トンネル２内に設置した後に、上部セグメント２０を矩形トンネル２内に搬入して、上部セグメント２０を開いたときに、上部セグメント２０の両第二版状部２２ａ，２２ｂの下端面を、下部セグメント３０の両第二版状部３２ａ，３２ｂの上端面に重ね易い。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０の施工方法では、図４および図７に示すように、筒状に折り畳んだ上部セグメント２０および下部セグメント３０にそれぞれフォークリフトＦの爪部Ｆ１を差し込んで、フォークリフトＦによって上部セグメント２０および下部セグメント３０を搬送することで、作業効率を高めることができる。また、上部セグメント２０および下部セグメント３０を矩形の筒状に変形することで、上部セグメント２０および下部セグメント３０の重心を取り易いため、上部セグメント２０および下部セグメント３０を安定して搬送および設置することができる。
【0021】
本実施形態のトンネル覆工体１０では、図１に示すように、第一ピース２５，３５と第二ピース２６，３６とが止水材５０を介して連結されている。また、上部セグメント２０の両第二版状部２２ａ，２２ｂと、下部セグメント３０の両第二版状部３２ａ，３２ｂとが止水材５０を介して連結されている。これにより、トンネル覆工体１０の各連結部の止水性を高めることができる。
【0022】
本実施形態のトンネル覆工体１０では、第一ピース２５，３５と第二ピース２６，３６との連結部に連結部材６０が設けられている。また、上部セグメント２０の両第二版状部２２ａ，２２ｂと、下部セグメント３０の両第二版状部３２ａ，３２ｂとの連結部に連結部材６０が設けられている。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０では、第一ピース２５，３５および第二ピース２６，３６の内面にヒンジ４０が取り付けられている。さらに、ヒンジ４０は、第一版状部２１，３１において、内側に向けて正曲げが生じる部位に配置されている。この構成では、ヒンジ４０を第一ピース２５，３５および第二ピース２６，３６の外面に取り付けた場合よりも、モーメントアーム長が大きくなる。
これにより、本実施形態のトンネル覆工体１０では、トンネル覆工体１０の各連結部の強度を高めることができる。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０では、第一ピース２５，３５および第二ピース２６，３６の内面にヒンジ４０が取り付けられている。さらに、ヒンジ４０は、第一版状部２１，３１において、内側に向けて正曲げが生じる部位に配置されている。この構成では、ヒンジ４０を第一ピース２５，３５および第二ピース２６，３６の外面に取り付けた場合よりも、モーメントアーム長が大きくなる。
これにより、本実施形態のトンネル覆工体１０では、トンネル覆工体１０の各連結部の強度を高めることができる。
【0023】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
本実施形態のトンネル覆工体１０では、図１に示すように、上部セグメント２０と下部セグメント３０とが上下に対向して配置されているが、二つのセグメントを左右に対向して配置することで、矩形の筒状のトンネル覆工体を構成してもよい。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０では、連結部材６０と、第一ピース３５および第二ピース３６とがボルトジョイントによって連結されているが、連結部材６０と、第一ピース３５および第二ピース３６とをピンジョイントによって連結してもよい。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０の施工方法では、図４および図７に示すように、フォークリフトＦを用いて上部セグメント２０および下部セグメント３０を搬送しているが、上部セグメント２０および下部セグメント３０の搬送手段は限定されるものではない。
本実施形態のトンネル覆工体１０では、図１に示すように、上部セグメント２０と下部セグメント３０とが上下に対向して配置されているが、二つのセグメントを左右に対向して配置することで、矩形の筒状のトンネル覆工体を構成してもよい。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０では、連結部材６０と、第一ピース３５および第二ピース３６とがボルトジョイントによって連結されているが、連結部材６０と、第一ピース３５および第二ピース３６とをピンジョイントによって連結してもよい。
また、本実施形態のトンネル覆工体１０の施工方法では、図４および図７に示すように、フォークリフトＦを用いて上部セグメント２０および下部セグメント３０を搬送しているが、上部セグメント２０および下部セグメント３０の搬送手段は限定されるものではない。
【符号の説明】
【0024】
２ 矩形トンネル
３ 地下構造物
４ オープンシールド機
５ 土留壁
１０ トンネル覆工体
２０ 上部セグメント
２１ 第一版状部
２２ａ 左側の第二版状部
２２ｂ 右側の第二版状部
２５ 第一ピース
２６ 第二ピース
３０ 下部セグメント
３１ 第一版状部
３２ａ 左側の第二版状部
３２ｂ 右側の第二版状部
３５ 第一ピース
３６ 第二ピース
４０ ヒンジ
４１ 回転軸
４２ 取付板
５０ 止水材
６０ 連結部材
Ｆ フォークリフト
Ｆ１ 爪部
３ 地下構造物
４ オープンシールド機
５ 土留壁
１０ トンネル覆工体
２０ 上部セグメント
２１ 第一版状部
２２ａ 左側の第二版状部
２２ｂ 右側の第二版状部
２５ 第一ピース
２６ 第二ピース
３０ 下部セグメント
３１ 第一版状部
３２ａ 左側の第二版状部
３２ｂ 右側の第二版状部
３５ 第一ピース
３６ 第二ピース
４０ ヒンジ
４１ 回転軸
４２ 取付板
５０ 止水材
６０ 連結部材
Ｆ フォークリフト
Ｆ１ 爪部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】