特許 7186530 セグメントピース及びセグメントリング

(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】

(24)【登録日】2022-12-01

(45)【発行日】2022-12-09

(54)【発明の名称】セグメントピース及びセグメントリング

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/04 20060101AFI20221202BHJP

   E21D 11/08 20060101ALI20221202BHJP

【ＦＩ】

E21D11/04 A

E21D11/08

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018133007

(22)【出願日】2018-07-13

(65)【公開番号】P2020012239

(43)【公開日】2020-01-23

【審査請求日】2021-04-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000230010

【氏名又は名称】ジオスター株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100107319

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100170379

【弁理士】

【氏名又は名称】徳本 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100096769

【氏名又は名称】有原 幸一

(72)【発明者】

【氏名】大塚 弘己

(72)【発明者】

【氏名】尾上 聡

(72)【発明者】

【氏名】疋島 大彰

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１１８３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３５３１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１１８４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２４９９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１１０３９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－１２０３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６７２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２０３７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０５８０９４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １１／０４

Ｅ２１Ｄ １１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル周方向の端面で隣り合うセグメントピースと圧接する、トンネル覆工用のセグメントピースであって、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の両端面にそれぞれ配置されて該端面に面一で露出し、かつ、トンネル径方向に２段に設けられる鋼製の圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の端面で２段の前記圧縮力伝達部材の間に設けられる継手金物であって、隣り合うセグメントピースを連結する前記継手金物と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記コンクリート構造体の周方向の端面同士及び前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に対して、間隔をあけて、所定の長さ分、沿わせて配置される、
セグメントピース。

【請求項2】

トンネル周方向の端面で隣り合うセグメントピースと圧接する、トンネル覆工用のセグメントピースであって、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の両端面にそれぞれ配置されて該端面に面一で露出し、かつ、トンネル径方向に２段に設けられる鋼製の圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の端面で２段の前記圧縮力伝達部材の間に設けられる継手金物であって、隣り合うセグメントピースを連結する前記継手金物と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記コンクリート構造体の周方向の端面同士及び前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記補強鋼材の一部と前記主鋼材の一部とが、所定の長さ分、間隔を隔てて互いに平行に延在している、
セグメントピース。

【請求項3】

前記コンクリート構造体の周方向の端面に配置された前記圧縮力伝達部材の露出面積が、前記コンクリート構造体の周方向の端面におけるコンクリートの露出面積よりも小さい、請求項１又は請求項２に記載のセグメントピース。

【請求項4】

前記主鋼材は、呼び径がＤ３２～Ｄ５１である鉄筋であって、湾曲しており、
前記所定の長さは、前記補強鋼材であるアンカー筋の呼び径の８倍以上であり、
前記間隔は、前記アンカー筋の呼び径の２．４倍以下である、請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のセグメントピース。

【請求項5】

前記主鋼材は、呼び径がＤ３２～Ｄ５１である鉄筋であり、
前記所定の長さは、前記補強鋼材であるアンカー筋の呼び径の８倍以上であり、
前記間隔は、前記アンカー筋の呼び径の２倍以下である、請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のセグメントピース。

【請求項6】

前記補強鋼材は、１本ずつ、２本の主鋼材に対して沿わせ、
前記補強鋼材は、トンネル周方向に見たときに、沿わせる２本の主鋼材に対し、鋭角三角形の頂点をなすように配置される、請求項１～請求項５のいずれか１つに記載のセグメントピース。

【請求項7】

前記継手金物は嵌合継手である、請求項１～請求項６のいずれか１つに記載のセグメントピース。

【請求項8】

前記コンクリート構造体の周方向の両端面にそれぞれ装着されてトンネル軸方向に延在するシール部材を更に含んで構成され、
前記シール部材は、前記コンクリート構造体の周方向の端面における、２段の前記圧縮力伝達部材よりもトンネル径方向の外周側に装着される、請求項１～請求項７のいずれか１つに記載のセグメントピース。

【請求項9】

複数のセグメントピースがトンネル周方向に組み合わせられてトンネル覆工体をなすセグメントリングであって、
前記セグメントピースは、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の両端面にそれぞれ配置されて該端面に面一で露出し、かつ、トンネル径方向に２段に設けられる鋼製の圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の端面で２段の前記圧縮力伝達部材の間に設けられる継手金物であって、隣り合うセグメントピースを連結する前記継手金物と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記コンクリート構造体の周方向の端面同士及び前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に対して、間隔をあけて、所定の長さ分、沿わせて配置される、
セグメントリング。

【請求項10】

複数のセグメントピースがトンネル周方向に組み合わせられてトンネル覆工体をなすセグメントリングであって、
前記セグメントピースは、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の両端面にそれぞれ配置されて該端面に面一で露出し、かつ、トンネル径方向に２段に設けられる鋼製の圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の端面で２段の前記圧縮力伝達部材の間に設けられる継手金物であって、隣り合うセグメントピースを連結する前記継手金物と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記コンクリート構造体の周方向の端面同士及び前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記補強鋼材の一部と前記主鋼材の一部とが、所定の長さ分、間隔を隔てて互いに平行に延在している、
セグメントリング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル覆工用のセグメントピース、及び、複数のセグメントピースにより組み立てられるセグメントリング（トンネル覆工体）に関する。

【背景技術】

【0002】

道路トンネルや地下河川トンネルなどのシールドトンネルの覆工用にセグメントピースが用いられる。
セグメントピースは、鉄筋コンクリート製の湾曲形状の分割体であり、複数のセグメントピースがトンネルの掘削面に沿ってトンネル周方向に組み合わせられることで、セグメントリングが形成される。セグメントリングは、形成済みのセグメントリングとトンネル軸方向に連結され、これにより円筒状のトンネル覆工体が構築される。

【0003】

セグメントピースは、一般に、セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、コンクリート構造体内に埋設されてトンネル周方向に延在する複数の主鉄筋と、コンクリート構造体の周方向の端面に設けられて隣り合うセグメントピースを連結する嵌合継手（継手金物）と、嵌合継手の背面側に連結されてコンクリート構造体内に埋設されるアンカー筋と、を含んで構成される。
具体的には、型枠の所定位置に、主鉄筋、嵌合継手及びアンカー筋をセットし、コンクリートを打設することで、鉄筋コンクリート製のセグメントピースが形成される。

【0004】

また、特許文献１、２では、軽量化のため、アンカー筋を無くし、主鉄筋の両端を延長して、継手金物の背面側に連結する構造としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－０２１４８７号公報

【文献】特開２０１７－０４３８８４合公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、近年、大深度のシールドトンネルが計画されている。大深度トンネルでは、高土圧・高水圧により、隣り合うセグメントピース間にトンネル周方向に大きな圧縮力が発生する。

【0007】

このとき、セグメントピースの継手面には主鉄筋が存在しないので、継手面付近が弱点となる。セグメントピースのトンネル径方向の厚さを大きくすれば、耐力を向上できるが、その分、トンネルの掘削径が大きくなり、コストアップにつながる。従って、セグメントピースの厚さを大きくすることなく、セグメントピースの耐力向上を図ることが求められている。

【0008】

この点、特許文献１、２に記載の技術は、隣り合うセグメントピースの継手金物間に発生する圧縮力を主鉄筋に直接伝達することができ、耐力向上を図ることができる。

【0009】

しかしながら、特許文献１、２のように、圧縮力伝達のために継手金物と主鉄筋とを連結機構により一体化すれば、圧縮力が確実に伝達できることは理解されるが、実際には、製造上、長さを合わせることは難しく、長さ調整手段を用いると部品が増える上に長さ調整に時間がかかり、工程・費用の面で問題があった。

【0010】

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、製造上、比較的簡単に実施でき、トンネル周方向の圧縮力に対する耐力を高めることができる、セグメントピースを提供することを課題とする。特に、本発明は、トンネル周方向において圧縮力を伝達する鋼材の長さ合わせを簡易にできると共に、長さ調整手段としての部品を用いることなく、トンネル周方向に生じる圧縮力を好適に伝達することができるセグメントピース、または、セグメントピースからなるセグメントリングを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１態様及び第２態様におけるセグメントピースは、セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、前記コンクリート構造体の周方向の両端面にそれぞれ配置されて該端面に面一で露出し、かつ、トンネル径方向に２段に設けられる鋼製の圧縮力伝達部材と、前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、前記コンクリート構造体の周方向の端面で２段の前記圧縮力伝達部材の間に設けられる継手金物であって、隣り合うセグメントピースを連結する前記継手金物と、を含んで構成され、隣り合うセグメントピースは、前記コンクリート構造体の周方向の端面同士及び前記圧縮力伝達部材同士で圧接する。
本発明の第１態様では、前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に対して、間隔をあけて、所定の長さ分、沿わせて配置される。
本発明の第２態様では、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記補強鋼材の一部と前記主鋼材の一部とが、所定の長さ分、間隔を隔てて互いに平行に延在している。

【0012】

本発明はまた、上記の複数のセグメントピースがトンネル周方向に組み合わせられてトンネル覆工体をなすセグメントリングを提供する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、高土圧・高水圧により、隣り合うセグメントピース間に発生する圧縮力を、圧縮力伝達部材から、補強鋼材（アンカー筋）に伝え、補強鋼材（アンカー筋）から、コンクリートを介して、主鋼材（主鉄筋）に伝えることができ、セグメントピース、及びこれにより組み立てられるセグメントリングの耐力向上を図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】セグメントピース及びセグメントリングの説明図

【図2】本発明の第１実施形態を示すセグメントピースの詳細図

【図3】アンカー筋の配列についての説明図

【図4】アンカー筋の主鉄筋に対する配置についての説明図

【図5】隣り合うセグメントピースの継手構造について説明するための平面図

【図6】本発明の第２実施形態を示すセグメントピースの詳細図

【図7】本発明の第３実施形態を示すセグメントピースの詳細図

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１はセグメントピース及びセグメントリングの説明図である。

【0016】

セグメントリング１００は、トンネル軸方向に所定の単位長さを有する複数のセグメントピース１がトンネルの掘削面に沿ってトンネル周方向に組み合わせられて形成されたもので、トンネル覆工体の１単位をなす。そして、複数のセグメントリングがトンネル軸方向に連結されることで、トンネル覆工体が構築される。

【0017】

従って、セグメントピース１は、「トンネル軸方向に所定の単位長さを有する円筒状のトンネル構造体を周方向に複数に分割してなる湾曲形状の分割体」をなす。尚、セグメントピースには、共通仕様のＡセグメントの他、セグメントリング毎の最後に組み込まれるトンネル軸方向にくさび形状のＫセグメント、及び、ＫセグメントとＡセグメントとの間に配置されるＢセグメントがある。

【0018】

セグメントリングの組立は、シールドマシン内で行われる。従って、組立中のセグメントリングには、土圧及び水圧はかからない。
掘削の進行に伴い、組み立てられたセグメントリングがシールドマシン外に露出すると、セグメントリングには、大きな土圧及び水圧が作用する。この結果、隣り合うセグメントピース間にトンネル周方向の大きな圧縮力が発生する。

【0019】

特にトンネルの大深度化に伴い、高土圧・高水圧により、セグメントピースに加わるトンネル周方向の圧縮力が増大する傾向にあり、セグメントピースの耐力向上が求められている。本発明はこのような課題に着目してなされたもので、高耐力のセグメントピースを提供するものである。

【0020】

図２は本発明の第１実施形態を示し、（Ａ）はセグメントピースをトンネル周方向から見た端面図、（Ｂ）はセグメントピースをトンネル軸方向から見た断面図、（Ｃ）は隣り合うセグメントピースの圧接部をトンネル軸方向から見た断面図である。

【0021】

セグメントピース１は、ＲＣ構造（鉄筋コンクリート構造）で、コンクリート構造体２を主体とする。
コンクリート構造体２は、所定形状の型枠に後述する鉄筋等をセットした後、コンクリートを打設して、固化・脱型することで、形成される。

【0022】

ここにおいて、コンクリート構造体２は、「トンネル軸方向に所定の長さを有する円筒状のトンネル構造体を周方向に複数に分割してなる湾曲形状の分割体」をなすように形成される。

【0023】

従って、コンクリート構造体２は、トンネルの掘削面に沿わせる外周側の円筒面２ａ、内周側の円筒面２ｂ、トンネル軸方向前後の端面２ｃ、２ｄ、トンネル周方向左右の端面（隣り合うセグメントピースとの継手面）２ｅ、２ｆを有している。

【0024】

また、コンクリート構造体２の外面には、端面２ｅから端面２ｃ、端面２ｆ、端面２ｄを経て、端面２ｅへ戻るシール溝３が、トンネル径方向の外周側と内周側との２段に形成されている。セグメントリングの組立に先立って、これらのシール溝３に、水膨張性のシール部材（図示せず）が装着される。

【0025】

コンクリート構造体２内には、主鉄筋４、フープ筋５及びフック筋６が設けられる。
主鉄筋４は、コンクリート構造体２内に主鋼材として埋設されていて、トンネル周方向に延在する。
本例では、主鉄筋４は、図２（Ａ）から分かるように、２×１２本、すなわち、トンネル径方向に２段で、各段のトンネル軸方向に複数（１２本）設けられる。

【0026】

主鉄筋４のトンネル周方向の長さは、図２（Ｂ）から分かるように、コンクリート構造体２のトンネル周方向の長さより短い。従って、主鉄筋４の両端部とコンクリート構造体２の両端面２ｅ、２ｆとの間には、所定の間隔（図４のＫ）が設けられている。

【0027】

フープ筋（バンド筋）５は、トンネル径方向に２段の主鉄筋４をフープ状につないでいて、主鉄筋４の延在方向に等間隔で複数（本例では図２（Ｂ）から分かるように１２本）設けられる。

【0028】

フック筋６は、主鉄筋４の端部に設けられる。すなわち、トンネル周方向の両端にて２段の主鉄筋４をつないでいて、主鉄筋４の配列方向に複数（図２（Ａ）から分かるように、主鉄筋４の配列数と同数の１２本）設けられる。

【0029】

コンクリート構造体２のトンネル周方向の両端面２ｅ、２ｆには、当該端面に面一で露出させる形で、鋼板製の圧縮力伝達部材７が設けられる。

【0030】

圧縮力伝達部材７は、トンネル径方向に２段に設けられる。端面２ｅ、２ｆから見ると、２段の圧縮力伝達部材７は、２段のシール溝３の間、かつ、２段の主鉄筋４の間に配置される。
各段の圧縮力伝達部材７は、トンネル軸方向に帯状に配置される。但し、各段の圧縮力伝達部材７は、セグメントピースに加わるトンネル周方向の圧縮力を隣り合うセグメントピースに伝達できるという観点から、トンネル軸方向に２つに分割されている。
ここにおいて、隣り合うセグメントピース１、１’は、圧縮力伝達部材７同士で圧接する。

【0031】

圧縮力伝達部材７の背面側には、圧縮力伝達部材７の背面から突出する形で、定着用に、複数のアンカー筋８が連結されており、アンカー筋８はコンクリート構造体２内に補強鋼材として埋設される。
従って、アンカー筋８は、圧縮力伝達部材７と同じく、トンネル径方向に２段に設けられる。

【0032】

本例では、アンカー筋８は、図２（Ａ）から分かるように、２×６本、すなわち、トンネル径方向に２段で、各段のトンネル軸方向に複数（６本）設けられる。圧縮力伝達部材７は、トンネル軸方向に２つに分割されているので、１つの圧縮力伝達部材７には３本のアンカー筋８が連結されている。

【0033】

ここにおいて、アンカー筋８は、コンクリート構造体２内にて、主鉄筋４に沿わせてある。
すなわち、アンカー筋８は、圧縮力伝達部材７間に発生する圧縮力が、アンカー筋８から、コンクリートを介して、主鉄筋４に伝達されるように、主鉄筋４に沿わせて配置される。つまり、アンカー筋８と主鉄筋４とは、それぞれの一部が互いに平行するように所定の間隔を隔てて、所定の距離が平行するように配置される。

【0034】

言い換えれば、主鉄筋４に対してアンカー筋８を沿わせ、沿わせる長さと、沿わせた範囲での主鉄筋４とアンカー筋８との間隔とを、後述のように適切に設定することで、上記の圧縮力が、アンカー筋８から、コンクリートを介して、主鉄筋４に伝達されるようにするのである。

【0035】

特に本例では、図２（Ａ）、及び、図３の説明図から分かるように、各段に、主鉄筋４が１２本、アンカー筋８が６本配置されることから、アンカー筋８は、１本ずつ、２本の主鉄筋４に対して沿わせてある。これにより、伝達する圧縮力を分配することができる。

【0036】

また、トンネル周方向に見ると、図３の説明図から分かるように、アンカー筋８（例えば図３の左上のアンカー筋８参照）は、沿わせる２本の主鉄筋４に対し鋭角三角形の頂点となる位置に配置される。これにより、伝達する圧縮力をほぼ均等に分配することができる。
尚、図では、アンカー筋８は、トンネル周方向に見たときに、沿わせる２本の主鉄筋４に対し、等距離となるように、二等辺三角形の頂点となる位置に配置されている。しかし、二等辺三角形である必要はなく、鋭角三角形をなすような位置関係であれば、必要十分な分配性能を得ることができる。

【0037】

コンクリート構造体２、圧縮力伝達部材７及びアンカー筋８について、図３の説明図を参照して、更に詳しく説明する。

【0038】

セグメントピース１（コンクリート構造体２）のトンネル径方向の厚さＴについては、好ましくは、４００～７００ｍｍ、より好ましくは、４５０～６５０ｍｍとする。これより小さいと、圧縮力を伝達できず、大きいと掘削断面が大きくなるからである。セグメントピース１（コンクリート構造体２）のトンネル軸方向の長さは、通常１，０００～２，０００ｍｍであり、近年、長距離のトンネルでは、１，５００～２，０００ｍｍが多用されている。

【0039】

コンクリート構造体２の外周側の面２ａから外周側の圧縮力伝達部材７（及びアンカー筋８）の中心までの距離ｔ１、及び、コンクリート構造体２の内周側の面２ｂから内周側の圧縮力伝達部材７（及びアンカー筋８）の中心までの距離ｔ３については、共に、好ましくは、0.15Ｔ～0.40Ｔ、より好ましくは、0.20Ｔ～0.35Ｔとする。これより小さくても、あるいは大きくても、圧縮力を伝達できないからである。

【0040】

アンカー筋８の鉄筋径（呼び径）は、主鉄筋４の鉄筋径と同じで、好ましくは、Ｄ３２～Ｄ５１、より好ましくは、Ｄ３５～Ｄ４１とする。これより小さいと、鉄筋本数が増え、これより大きいと、鉄筋本数は減少するが、セグメントピースの断面全体に作用する圧縮力を好適に伝達できない、また、鉄筋量が増えるのでセグメント自体の重量が大きくなりすぎる。

【0041】

アンカー筋８のトンネル軸方向の配設ピッチｐは、アンカー筋８の鉄筋径（呼び径）に対し、好ましくは、４～１０倍、より好ましくは６～８倍とする。これより小さいと、セグメントピースの断面全体に作用する圧縮力伝達の分布は良いが、製作の手間が増え、これより大きいと、セグメントピースの断面全体に作用する圧縮力を好適に伝達できないからである。

【0042】

次に、アンカー筋８と主鉄筋４との好ましい関係について、図３及び図４の説明図を参照して説明する。
図４を参照し、主鉄筋４に対し、アンカー筋８を沿わせる長さ（重ね長）Ｌは、アンカー筋８の鉄筋径（呼び径）をＤとすると、好ましくは、８Ｄ以上、より好ましくは、１２Ｄ以上とする。これより短いと、アンカー筋８に作用する圧縮力を十分に伝達できないからである。

【0043】

また、図３を参照し、主鉄筋４とアンカー筋８との表面間の距離（空き）Ｓは、アンカー筋８の鉄筋径（呼び径）をＤとすると、好ましくは、２Ｄ以下、より好ましくは、Ｄ以下とする。これより離れると、アンカー筋８に作用する圧縮力を十分に伝達できないからである。また、２Ｄ以下であると、セグメントピース１（コンクリート構造体２）のトンネル径方向の厚さＴの幅内において好適に主鉄筋４とアンカー筋８を配置することができる。

【0044】

上記のように、主鉄筋４に対しアンカー筋８を沿わせる長さＬを、アンカー筋８の径をＤとすると、８Ｄ以上（より好ましくは１２Ｄ以上）とし、主鉄筋４とアンカー筋８との表面間の距離Ｓを、２Ｄ以下（より好ましくはＤ以下）とすることにより、圧縮力伝達部材７間に発生する圧縮力が、アンカー筋８から、コンクリートを介して、主鉄筋４に伝達されるようになるのである。

【0045】

尚、実際には、主鉄筋４が湾曲しているので、アンカー筋８が湾曲していない場合は主鉄筋４とアンカー筋８とは平行でなくなる。その場合は、主鉄筋４に対しアンカー筋８を沿わせた範囲内で、主鉄筋４とアンカー筋８との表面間の距離Ｓは変化する。従って、沿わせた範囲内での距離Ｓの最大値は、２．４Ｄ以下とするが、好ましくは２Ｄ以下、より好ましくはＤ以下となるようにすればよい。

【0046】

また、セグメントピースの両端面２ｅ、２ｆと主鉄筋４の両端面との間の所定の間隔（図４のＫ）は被りとしても機能するものであるが、間隔Ｋは０．５Ｄ以上であって、２．０Ｄ以下とすることが好ましい。トンネル周方向に生じる圧縮力を伝達するために、通常の被りの基準値とは異なる間隔を設定することで、セグメントピースの各々端面（２ｅ、２ｆ）に生じる圧縮力を、対向するセグメントピースの主鉄筋４に確実に伝達することができる。

【0047】

以上のとおり、隣り合うセグメントピースの各々端部において、トンネル周方向に発生する圧縮力を好適に伝達するためのアンカー筋（補強鋼材）と主鉄筋（主鋼材）の諸設定条件を見出したものである。従って、本実施形態によれば、圧縮力を伝達する鋼材の長さ合わせを簡易にできると共に、長さ調整手段としての部品を用いることなく、トンネル周方向に生じる圧縮力を好適に伝達することができる。

【0048】

本実施形態では、更に、コンクリート構造体２のトンネル周方向の端面（隣り合うセグメントピースとの継手面）２ｅ、２ｆには、２段の圧縮力伝達部材７の間に、隣り合うセグメントピースをトンネル周方向に連結する嵌合継手（１１、１２）が設けられる。

【0049】

図５は隣り合うセグメントピースの継手構造について説明するための平面図である。
図２及び図５を参照して、嵌合継手について説明する。

【0050】

嵌合継手は、雌型継手金物１１と、雄型継手金物１２とからなり、一方の継手面２ｅに、トンネル軸方向に並べて、前後に、雌型継手金物１１と雄型継手金物１２とが設けられる。また、他方の継手面２ｆには、トンネル軸方向に並べて、前後を逆にして、雄型継手金物１２と雌型継手金物１１とが設けられる。

【0051】

雌型継手金物１１は、コンクリート構造体２内に埋設されるアンカー部１１ａと、アンカー部１１ａの先端側に一体に形成される被嵌合部１１ｂとを備える。アンカー部１１ａの背面側には定着用の２本のアンカー筋１３が固定されて突出している。

【0052】

被嵌合部１１ｂは、トンネル軸方向に見てＣ字状の凹溝（言い換えればスリット付きの円形断面の孔）１１ｃを有する。この凹溝１１ｃはトンネル軸方向に緩やかな裁頭円錐形状のテーパを有し、内径（溝径）がトンネル軸方向に次第に縮小（又は増大）するように形成されている。

【0053】

雄型継手金物１２は、コンクリート構造体２内に埋設されるアンカー部１２ａと、アンカー部１２ａの先端側から板状に突出する支持部１２ｂと、支持部１２ｂの先端側に膨出形成された円形断面の凸条部１２ｃとを備える。アンカー部１２ａの背面側には定着用の２本のアンカー筋１４が固定されて突出している。

【0054】

凸条部１２ｃは、トンネル軸方向に見て支持部１２ｂの板厚より大きな径の円形断面を有して、トンネル軸方向に延在している。そして、この凸条部１２ｃはトンネル軸方向に緩やかな裁頭円錐形状のテーパを有し、外径がトンネル軸方向に次第に縮小（又は増大）するように形成されている。

【0055】

一方、コンクリート構造体２のトンネル周方向の継手面２ｅには、コンクリート構造体２の前側の端面２ｃから、トンネル軸方向に、雌型継手金物１１の設置部位まで、雌型継手金物１１の収納溝１５が形成されている。同様に、コンクリート構造体２のトンネル周方向の継手面２ｆには、コンクリート構造体２の後側の端面２ｄから、トンネル軸方向に、雌型継手金物１１の設置部位まで、雌型継手金物１１の収納溝１５が形成されている。

【0056】

雌型継手金物１１は、この収納溝１５のトンネル軸方向で前側の端面２ｃより後側又は後側の端面２ｄより前側に設置され、被嵌合部１１ｂが継手面より突出しないように配置される。雌型継手金物１１のアンカー部１１ａ及びアンカー筋１３はコンクリート構造体２内に埋設される。

【0057】

雄型継手金物１２は、支持部１２ｂ及び凸条部１２ｃがコンクリート構造体２の継手面２ｅ又は２ｆから突出するように位置合わせされ、アンカー部１２ａ及びアンカー筋１４がコンクリート構造体２内に埋設される。

【0058】

ここにおいて、雄型継手金物１２の凸条部１２ｃは、雌型継手金物１１の凹溝１１ｃに嵌合可能であり、このとき、雄型継手金物１２の支持部１２ｂは、雌型継手金物１１の被嵌合部１１ｂ先端のスリット内に位置することができる。

【0059】

従って、例えば図５に示すように、一方のセグメントピース１を固定した状態で、他方のセグメントピース１’を図中の矢印のように移動させることで、雌型継手金物１１の凹溝１１ｃと雄型継手金物１２の凸条部１２ｃとをトンネル軸方向に嵌合させることができ、かかる嵌合により、２つのセグメントピース１、１’をトンネル周方向に連結することができる。
従って、嵌合継手（１１、１２）は、隣り合うセグメントピースをトンネル軸方向にスライドさせて嵌合させることで隣り合うセグメントピースをトンネル周方向に連結することができる。圧縮力伝達部材７はトンネル軸方向に帯状に配置されていて、嵌合継手（１１,１２）を嵌合させるためにスライドさせる方向と方向が一致している。従って、嵌合継手（１１，１２）の嵌合が不十分な場合（遊びがある場合）であっても、隣り合うセグメントピース１、１’において、圧縮力伝達部材７同士は対向する位置に配置できるので、セグメントピース間に作用する圧縮力を伝達することができる。

【0060】

本実施形態によれば、高土圧・高水圧により、隣り合うセグメントピース１間に大きな圧縮力が発生しても、この圧縮力を、圧縮力伝達部材７から、アンカー筋（補強鋼材）８に伝え、更に、アンカー筋８から、コンクリートを介して、アンカー筋８が沿わせてある主鉄筋（主鋼材）４に伝えることができ、セグメントピース１の耐力向上を図ることができる。

【0061】

特に、主鉄筋４に対してアンカー筋８を沿わせ、沿わせる長さＬと、沿わせた範囲内での主鉄筋４とアンカー筋８との間隔Ｓとを、適切に設定することで、すなわち、主鉄筋４に対しアンカー筋８を沿わせる長さＬを、アンカー筋８の径をＤとすると、８Ｄ以上（より好ましくは１２Ｄ以上）とし、主鉄筋４とアンカー筋８との表面間の距離Ｓを、２Ｄ以下（より好ましくはＤ以下）とすることで、十分な圧縮力伝達効果を得て、セグメントピース１の耐力向上を図ることができる。

【0062】

その一方、嵌合継手（１１、１２）については、圧縮力伝達部材としての機能を要求されず、土圧・水圧がかかっていないセグメントリングの組立時の連結機能を有していればよい。従って、本実施形態の嵌合継手（１１、１２）は１段で且つ小型化できる。

【0063】

本実施形態では、圧縮力伝達部材７として平板状の鋼板を用い、平面同士で当接（圧接）させる構成としたが、当接面に凹凸を設け、当接面間に作用するトンネル径方向のせん断力に対抗できるようにしてもよい。

【0064】

次に本発明の他の実施形態について説明する。
図６は本発明の第２実施形態を示し、（Ａ）はセグメントピースをトンネル周方向から見た端面図、（Ｂ）はセグメントピースをトンネル軸方向から見た断面図、（Ｃ）は隣り合うセグメントピースの圧接部をトンネル軸方向から見た断面図である。
第１実施形態（図２）と対応する要素には同一符号を付して、異なる要素について説明する。

【0065】

第１実施形態（図２）では、圧縮力伝達部材７は、セグメントピース１（コンクリート構造体２）のトンネル周方向の端面に、トンネル軸方向に帯状に配置され、１つの圧縮力伝達部材７に、複数のアンカー筋８が連結される。
これに対し、第２実施形態（図６）では、圧縮力伝達部材２０は、セグメントピース１（コンクリート構造体２）のトンネル周方向の端面に、トンネル軸方向に間隔をあけて複数配置され、１つの圧縮力伝達部材２０に、１つのアンカー筋８が連結される。

【0066】

言い換えれば、第２実施形態（図６）では、各アンカー筋８の露出側端部にアンカー筋８より大径の頭部を設けて、これを圧縮力伝達部材２０としている。

【0067】

このような構成の第２実施形態（図６）であっても、第１実施形態（図１）と同様な効果が得られる。

【0068】

図７は本発明の第３実施形態を示し、（Ａ）はセグメントピースをトンネル周方向から見た端面図、（Ｂ）はセグメントピースをトンネル軸方向から見た断面図、（Ｃ）は隣り合うセグメントピースの圧接部をトンネル軸方向から見た断面図である。
第１実施形態（図２）と対応する要素には同一符号を付して、異なる要素について説明する。

【0069】

第３実施形態（図７）では、第１実施形態（図２）の圧縮力伝達部材７の代わりに、圧縮力伝達部材３１、３２を使用する。圧縮力伝達部材３１、３２は、隣り合うセグメントピースを連結する嵌合継手（雌型継手金物１１及び雄型継手金物１２）を兼ねることを特徴とする。

【0070】

圧縮力伝達部材３１、３２は、コンクリート構造体２のトンネル周方向の両端面（継手面）２ｅ、２ｆに、当該端面に面一で露出させる形で設置され、圧縮力伝達部材３１には雌型継手金物１１が一体化され、圧縮力伝達部材３２には雄型継手金物１２が一体化されている。

【0071】

ここで、一方の継手面２ｅには、トンネル軸方向の前側に、圧縮力伝達部材３１（雌型継手金物１１）が２段に設けられ、後側に、圧縮力伝達部材３２（雄型継手金物１２）が２段に設けられる。
また、他方の継手面２ｆには、前後を逆にして、前側に、圧縮力伝達部材３２（雄型継手金物１２）が２段に設けられ、後側に、圧縮力伝達部材３１（雌型継手金物１１）が２段に設けられる。
ここにおいて、隣り合うセグメントピース１、１’は、圧縮力伝達部材３１、３２同士、詳しくは、一方の圧縮力伝達部材３１と他方の圧縮力伝達部材３２とで、圧接する。

【0072】

圧縮力伝達部材３１と一体の雌型継手金物１１は、そのアンカー部の背面側に、定着用の例えば３本のアンカー筋１３を備える。
また、圧縮力伝達部材３２と一体の雄型継手金物１２は、そのアンカー部の背面側に、定着用の例えば３本のアンカー筋１４を備える。
これらのアンカー筋（補強鋼材）１３、１４は主鉄筋（主鋼材）４と同径とする。

【0073】

圧縮力伝達部材３１、３２（雌型継手金物１１及び雄型継手金物１２）と一体のアンカー筋１３、１４は、第１実施形態の圧縮力伝達部材７と一体のアンカー筋８と同様に、コンクリート構造体２内にて、主鉄筋４に沿わせてある。
すなわち、アンカー筋１３、１４は、圧縮力伝達部材３１、３２間に発生する圧縮力が、アンカー筋１３、１４から、コンクリートを介して、主鉄筋４に伝達されるように、主鉄筋４に沿わせて配置される。

【0074】

特に本例では、アンカー筋１３又は１４は、１本ずつ、２本の主鉄筋４に対して沿わせてあり、トンネル周方向に見ると、アンカー筋１３又は１４は、沿わせる２本の主鉄筋４に対し、鋭角三角形（二等辺三角形を含む）の頂点となる位置に配置される。

【0075】

ここで、主鉄筋４に対し、アンカー筋１３又は１４を沿わせる長さ（重ね長）Ｌは、アンカー筋１３又は１４の鉄筋径（呼び径）をＤとすると、好ましくは、８Ｄ以上、より好ましくは、１２Ｄ以上とする。

【0076】

また、主鉄筋４とアンカー筋１３又は１４との表面間の距離（空き）Ｓは、アンカー筋１３又は１４の鉄筋径（呼び径）をＤとすると、好ましくは、２Ｄ以下、より好ましくは、Ｄ以下とする。

【0077】

本実施形態によれば、高土圧・高水圧により、隣り合うセグメントピース１間に大きな圧縮力が発生しても、この圧縮力を、圧縮力伝達部材３１、３２から、継手金物１１、１２のアンカー筋１３、１４に伝え、更に、アンカー筋１３、１４から、コンクリートを介して、アンカー筋１３、１４が沿わせてある主鉄筋４に伝えることができ、セグメントピース１の耐力向上を図ることができる。

【0078】

特に、主鉄筋４に対してアンカー筋１３、１４を沿わせ、沿わせる長さと、沿わせた範囲内での主鉄筋４とアンカー筋１３、１４との間隔とを、既に述べたように適切に設定することで、圧縮力伝達効果を高め、セグメントピース１の耐力向上を図ることができる。

【0079】

隣り合うセグメントピースが圧縮力を受けると、圧縮力伝達部材３１、３２同士が面タッチするが、このとき雌型継手金物１１と雄型継手金物１２とは接触せず、圧縮力伝達部材３１、３２同士の面タッチを阻害しない。
その一方、セグメントリングの組立時などに、隣り合うセグメントピースが引張力を受ける場合は、雌型継手金物１１と雄型継手金物１２とが連結して、引張力に対抗することができる。

【0080】

従って、本実施形態によれば、圧縮力伝達部材３１、３２が、隣り合うセグメントピースを連結する嵌合継手（継手金物１１、１２）を兼ねることで、構成を簡素化できるという効果が得られる。

【0081】

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
尚、出願当初の請求項は以下の通りであった。
［請求項１］
トンネル周方向の端面で隣り合うセグメントピースと圧接する、トンネル覆工用のセグメントピースであって、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の両端面にそれぞれ配置されて露出する１～複数の圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に沿わせて配置されることを特徴とする、セグメントピース。
［請求項２］
前記主鋼材は、トンネル径方向に２段で、各段のトンネル軸方向に複数設けられ、
前記圧縮力伝達部材及び前記補強鋼材も、トンネル径方向に２段に設けられることを特徴とする、請求項１記載のセグメントピース。
［請求項３］
セグメントピースのトンネル周方向の端面で、２段の圧縮力伝達部材の間に、隣り合うセグメントピースを連結する嵌合継手を更に含んで構成されることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のセグメントピース。
［請求項４］
前記圧縮力伝達部材は、セグメントピースのトンネル周方向の端面に、トンネル軸方向に帯状に配置され、
１つの圧縮力伝達部材に、複数の補強鋼材が連結されることを特徴とする、請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のセグメントピース。
［請求項５］
前記圧縮力伝達部材は、セグメントピースのトンネル周方向の端面に、トンネル軸方向に間隔をあけて複数配置され、
１つの圧縮力伝達部材に、１つの補強鋼材が連結されることを特徴とする、請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のセグメントピース。
［請求項６］
前記圧縮力伝達部材は、隣り合うセグメントピースを連結する嵌合継手を兼ねることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のセグメントピース。
［請求項７］
前記補強鋼材は、１本ずつ、２本の主鋼材に対して沿わせ、
前記補強鋼材は、トンネル周方向に見たときに、沿わせる２本の主鋼材に対し、鋭角三角形の頂点をなすように、配置することを特徴とする、請求項１～請求項６のいずれか１つに記載のセグメントピース。
［請求項８］
複数のセグメントピースがトンネル周方向に組み合わせられてトンネル覆工体をなすセグメントリングであって、
前記セグメントピースは、
セグメントピースを形作るコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体内に埋設されて、トンネル周方向に延在する複数の主鋼材と、
前記コンクリート構造体の周方向の両端面にそれぞれ配置されて露出する１～複数の圧縮力伝達部材と、
前記圧縮力伝達部材の背面側に連結されて前記コンクリート構造体内に埋設される複数の補強鋼材と、
を含んで構成され、
隣り合うセグメントピースは、前記圧縮力伝達部材同士で圧接し、
前記補強鋼材は、前記圧縮力伝達部材間に発生する圧縮力が、前記補強鋼材から、コンクリートを介して、前記主鋼材に伝達されるように、前記主鋼材に沿わせて配置されることを特徴とする、セグメントリング。

【符号の説明】

【0082】

１ セグメントピース
２ コンクリート構造体
３ シール溝
４ 主鉄筋（主鋼材）
５ フープ筋
６ フック筋
７ 圧縮力伝達部材
８ アンカー筋（補強鋼材）
１１ 雌型継手金物
１１ａ アンカー部
１１ｂ 被嵌合部
１１ｃ 凹溝
１２ 雄型継手金物
１２ａ アンカー部
１２ｂ 支持部
１２ｃ 凸条部
１３、１４ アンカー筋
１５ 収納溝
２０ 圧縮力伝達部材
３１、３２ 圧縮力伝達部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】