JP4015758B2

JP4015758B2 - Synthetic structure liner and its manufacturing method

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Publication number: JP4015758B2
Application number: JP20170898A
Authority: JP
Inventors: 規行広沢; 武小門; 道夫佐々木; 正人三宅; 健一郎今福
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: JP2000034897A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、山岳トンネル工法およびＴＢＭ工法あるいはシールド工法等を用いる各種トンネルの覆工に利用される鋼殻へコンクリートを中詰めしてなる合成構造ライナーと、その製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
山岳トンネル工法やＴＢＭ工法やシールド工法における覆工用のセグメントあるいはライナーを、ここではライナーと称す。そして、このライナーを鋼材からなる鋼殻内空部にコンクリートを中詰めして構成した場合に、合成構造ライナーと称す。
（１）合成構造ライナーの第１従来技術として鋼殻は、トンネル軸に垂直な２面の側板と、トンネルの地山側あるいは内空側のいずれか１面に配置される面板とが、同じ板でトンネルの曲率をもって鋼板による一体プレス成形にて構成され、前記トンネル軸に垂直な２面の側板には、ライナー同士をトンネル軸方向に連結するために、ボルト締結用の治具あるいはチャックピン治具が装着され、また、トンネル軸に沿った２面の側板（以下ピース間継手板という）は、前記一体成形されたトンネル軸に垂直な２面の側板と、地山側あるいは内空側の面板のトンネル周方向両端部に固着されており、このピース間継手板には、ボルト締結用の治具が装着されている。
【０００３】
前記５面からなる鋼殻の解放された（例えばトンネル内空側の）１面で、所定のコンクリートかぶりが確保できる位置に、トンネル周方向とトンネル軸方向に所定の間隔で鉄筋が配筋され、面板とトンネル軸に垂直な２面の側板の内側には所定の間隔で、ずれ止め用のジベル鋼材が溶接されている。前記鋼殻内にボルトボックスを形成できるようにコンクリートを充填して鋼，コンクリート合成構造のライナーが構成される。
【０００４】
前述の合成構造ライナーには次の問題点がある。
１）ピース間継手板が、ボルト締結であり、コンクリート打設時のボルトボックスの製造に手間がかかり、コンクリートの充填性の品質管理も大変である。また、施工現場でのセグメント組立作業が労働集約的で、かつ作業時間がかかる。
２）コンクリートと鋼殻との一体化のため、特殊なジベル鋼材を溶接しており、製造コストがアップする。
【０００５】
（２）第２従来技術として、ボルトレスによる現場省人化、工期短縮を実現する、ほぞ付き鉄筋コンクリートセグメントがある。このセグメントは、トンネル軸に垂直な側面（リング間継手面）あるいはトンネル軸に沿った側面（ピース間継手面）に、相対する面のトンネル半径方向へのずれに対し噛み合う凹凸形状が形成されているものである。
１）前述の技術では、ピース間継手部およびリング間継手部の端が欠け易く、特にほぞの部分が欠け易いので、緩衝材が必要であるという欠点がある。
２）前述の技術を、地下深度の深いシールドトンネルに用いると、コンクリートそのものの止水性が不完全なので、高い地下水圧の下でコンクリート本体からも水漏れが生じる。
【０００６】
（３）第３の従来技術として、特公平９−２４２４８６号に開示されるように、鉄筋コンクリートセグメントのピース間継手にＬ型継手金物を用いて、継手角部を補強したボルトレス継手構造が知られている。
１）このボルトレス継手構造は、前記（２）のほぞ付きコンクリートセグメントの欠点を補強しているが、継手部にコンクリート面が残っており、不完全である。
【０００７】
（４）第４の従来技術として、特開平７−２５２９９４号に開示されるように、コンクリート中詰め鋼製セグメントの継手板あるいは主桁板に、熱間圧延でトンネル半径方向に噛み合う凹凸形状を成形し、ボルトで締結したトンネル半径方向のせん断耐力の高い継手構造がある。
１）この継手構造は、鋼板に当該凹凸形状を成形するためには、熱間での圧延あるいは、鍛造プロセスが必要で、製造コストが比較的高い欠点がある。
２）前記の製造プロセスの制約および、鋼板の板厚との制約により、凹凸の噛み合いが浅いので、ボルト締め付けとの組合わせが不可欠点である。
３）地山側の面板と、継手板，主桁板との接合部の溶接には、強度のみならず、止水性が要求され、溶接ひずみにより寸法精度確保が大変で、それに伴い品質管理が大変である。
【０００８】
（５）第５の従来技術として、特開平３−５９３００号に開示されるように、トンネルの内空側と地山側とに両端を折曲加工した両面突起付き鋼板を対向して設け、内側にジベルを設けてコンクリートを打設してなる合成セグメントが知られている。
１）前記の構造では、鋼板とコンクリートとの一体性を確保するために突起付き鋼板を利用し、かつジベルを設けているが、そのために加工コストがアップするという課題がある。
２）また、突起付き鋼板と、トンネル軸に沿った側板とを溶接により接合する場合、前記側板の上に突起付き鋼板を載せるときには、接合部の突起を削る必要があり、また突起付き鋼板を側板で挟むときには、突起付き鋼板の高い切断精度が要求される。いずれにしてもコストアップになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の合成構造ライナーは、施工工程の非効率性と、それに伴う製作コストアップ、構造信頼性と強度面での不足、品質管理の難しさなどの課題があり、これらの点で改良すべき点が残されていた。
【００１０】
本発明は、１）鋼殻構造コストの削減，コンクリート打設コストの削減による経済的な合成構造ライナーの実現、２）継手部の構造信頼性と強度向上、３）本体の水密性と継手部の止水性の向上、４）ボルトレスによる急速施工省人化施工の実現、５）鋼殻の一体成形による寸法精度の向上、６）コンクリートのサンドイッチ構造によりトンネル周方向軸力，曲げモーメントに対する抵抗を高めること等を可能とした合成構造ライナーとその製作方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は次のように構成した。
第１の発明は、トンネル軸に垂直な２面の側板及びトンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面あるいは両面の面板とで鋼殻を構成し、この鋼殻の中にコンクリートを中詰めしてなるトンネル覆工に用いる合成構造ライナーの製作方法において、トンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面の面板とを、１枚の薄鋼板を用いて一体に冷間プレス成形し、前記トンネル軸に沿った２面の側板に、前記冷間プレス成形に際し、トンネル周方向に相対する側板間において互いに噛み合うよう、トンネル半径方向のずれを防ぐ凸状部あるいは凹状部を曲げ形成して鋼殻を構成し、当該鋼殻内に前記凸状部および前記凹状部にまで中詰めコンクリートを充填することを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、トンネル軸に垂直な２面の側板及びトンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面あるいは、両面の面板とで鋼殻を構成し、この鋼殻の中にコンクリートを中詰めしてなるトンネル覆工に用いる合成構造ライナーにおいて、前記トンネル軸に沿った２面の側板は薄鋼板からなり、この薄鋼板にトンネル周方向に相対する側板間において互いに噛み合い、トンネル半径方向のズレを防ぐ凸状部あるいは凹状部が曲げ形成され、前記トンネル軸に沿った２面の側板は、トンネル軸に垂直な２面の側板および、地山側あるいは内空側のいずれかの面板のトンネル周方向両端に固着され、前記凸状部および前記凹状部にまで中詰めコンクリートが充填されており、トンネル軸に沿った２面の側板の内空側のみ、あるいは、地山側のみ、あるいは、地山側と内空側の両側の端部が、地山側あるいは内空側の面板あるいはコンクリート面と重なり接触するように曲げ成形されていることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記トンネル軸に沿った２面の側板の凸形状が、トンネル軸に垂直な２面の側板から所要の寸法のフラット部を残して成形され、かつトンネル軸に垂直な２面の側板のトンネル周方向両端部が直線であることを特徴とする。
【００１４】
第４の発明は、第２または第３の発明において、トンネル軸に沿った２面の側板と、地山側あるいは内空側のいずれか１面の面板とが１枚の鋼板で一体成形され、その端面にトンネル軸に垂直な２面の側板、あるいはトンネル軸に垂直な２面の側板と、内空側あるいは地山側のいずれか１面の面板とが固着されていることを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、第２〜第４のいずれかの発明において、前記面板にプレスにより所要の大きさ、所要のピッチで鋼殻内側方向に突出する凸部を設けた構成を特徴とする。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明において、前記トンネル軸に沿った２面の側板と、前記地山側あるいは内空側のいずれか１面あるいは両面の面板とが、当該面板に前記凸部を有した形状で１枚の鋼板により一体成形され、その端面に、前記トンネル軸に垂直な２面の側板あるいは、トンネル軸に垂直な２面の側板と、内空側あるいは地山側の１面の面板とが固着されていることを特徴とする。
【００１８】
第２の発明によると、前記従来技術（１）〜（５）の各々の欠点が解消され、鋼殻構造コストの削減，コンクリート打設コストの削減による経済的な合成構造ライナーの実現，継手部の構造信頼性と強度向上，本体の水密性と継手部の止水性の向上、ボルトレスによる急速施工，省人化施工の実現，一体成形による寸法精度の向上等が達成される。
【００１９】
第３の発明によると、前記第１発明の作用に加え、トンネル軸に垂直な側板の端部の凹凸形状の切断を省略できる。
【００２０】
第２の発明によると、前記の作用効果に加えて、トンネル周方向の継手部のせん断耐力向上、特に止水性が要求されない場合には、接合容易である。
【００２１】
第４，第１の発明によると、止水性が向上し、寸法精度が高く、製作コストも安価である。
【００２２】
第５の発明によると、従来のジベル鋼材等の省略による加工コスト削減ができ、しかもジベル鋼材と同等の鋼板とコンクリートとの一体性の確保がなされ、かつ、従来の突起付き鋼板のような高い切断精度が要求されない。
【００２３】
第６の発明によると、第５発明の作用に加え、さらに製作コストが削減され、止水性が向上し、寸法精度が高い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１〜図３は、本発明の請求項１〜４、７に対応する発明の基本特性を説明するための図で、図１は第１実施形態として、オープンサンドイッチ合成構成ライナーを示す破断斜視図、図２はダブルフランジサンドイッチ合成構造ライナーを示す破断斜視図、図３は、各ライナー間の継手構造断面の３つの例を示す図である。
【００２５】
前記図１〜図３において、各合成構造ライナー１はトンネル軸に垂直な２面の側板２とトンネル軸に沿った２面の側板（ピース間継手板という）３と、トンネル地山側の面板４あるいは、この地山側の面板４と内空側の面板５とが固着されて鋼殻６が構成されている。図１では鋼殻６のトンネル内空側で、所定のコンクリートかぶりが確保できる位置に、トンネル周方向とトンネル軸方向に鉄筋７が所定の間隔で配置され、かつ鋼殻６内に中詰めコンクリート８が打設されている。トンネル軸に垂直な２面の側板２にはライナーリング間を結合する連結軸１０と、その嵌合部１１が設けられている。
【００２６】
図２の合成構造ライナー１では、図１の鉄筋７を配筋しないでトンネル内空側に面板５を固着し、鋼殻６内に中詰めコンクリート８を打設してダブルフランジサンドイッチ合成構造としている。
【００２７】
図１，図２の各合成構造ライナー１における各継手板３は薄鋼板で形成され、かつトンネル半径方向のずれを防ぐ凸状部１２と凹状部１３が曲げ形成され、トンネル周方向に隣接するライナーの各継手板３の凸状部１２と凹状部１３とが、互いにトンネル半径方向に噛み合う形状にされている。
【００２８】
凸状部１２と凹状部１３の断面形状の具体例は図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す形状があり、同図（Ａ）では、断面が略山形の凸，凹部が中央部に形成され、互いに噛み合った例であり、同図（Ｂ）は、断面が略Ｖ字状の凸凹部とされ、互いに噛み合った例であり、（Ｃ）は断面が略円弧状の凸凹部とされ、互いに噛み合った例を示す。
【００２９】
前記の合成構造ライナー１において、ピース間の継手板３は、薄鋼板を冷間でのプレス曲げ成形により容易に製作できるので、その製作コストは安く、また薄鋼板の冷間プレスであるが故に、凹凸状部の形状を深く成形できるので、ライナーのトンネル半径方向のずれに対して噛み合いが確実で、ボルト等の補助手段が不要である。
【００３０】
各ライナーのピース間の接触面が鋼板の継手板３であることから、中詰めコンクリート８と継手板３とが合成構造化して、局部耐力が上昇するので、半径方向ずれに対するせん断耐力が向上すると同時に、局所当りによる応力集中を緩和できるので、角欠け、凹凸部の損傷にも強い。止水性が要求される場合でも、鋼殻６は、トンネル軸に垂直な２面の側板２と、両継手板３と、面板４又は５とで５面を鋼板で囲い、各接合部の接合を溶接あるいは一体成形するので、完全な止水性を確保できる。
【００３１】
さらに、凸凹状部１２，１３の存在により、トンネル周方向を繋ぐピース間継手板３自身の長手方向の曲げ剛性が高いので、コンクリート打設時の打設圧による継手板３の変形を小さく押さえることができ、製品の寸法精度が高い。中詰めコンクリート８の打設に際してボルトボックスを不要とすることができ、鋼殻６が型枠として利用できるので、５面の鋼殻の場合は、鋼殻中にコンクリートを充填し、解放した１面をコテ等で仕上げるだけでよく、コンクリートの打設コストが安価である。また、６面が鋼殻の場合は、流動性の高いコンクリートを鋼殻中に充填するだけでよく、打設コストはさらに安い。
【００３２】
合成構造ライナー１に高い止水性が求められる場合は、図４のように、凸状部１２と凹状部１３の両側に水膨潤性のパッキン１４を嵌合する止水溝１５を考慮した形状に継手板３の鋼板をプレス曲げ成形すればよい。なお、地山が比較的固い場合、ライナーの周方向断面力としては曲げモーメントが小さく軸圧縮力が卓越するので、面板の内側にずれ止めを取り付けなくても、サンドイッチ合成構造としての充分な耐荷性能を発揮できる。地山が緩く、曲げモーメントが比較的大きい場合には、面板の内側に、スタッドジベルあるいはジベル鋼材等を取り付けることにより、鋼殻とコンクリートとの一体性を確保することができる。
【００３３】
図５（Ａ），（Ｂ）、図６は請求項２の発明に対応する実施形態を示す。相対する鋼殻６の一方の継手板３には、それぞれ断面が山形と、Ｖ字形と、円弧状の凸状部１２が形成され、他方の継手板３には前記に対応して断面が山形と、Ｖ字形と、円弧状の凹状部１３が形成され、互いに組をなす凸状部１２と凹状部１３同士が嵌り合う。
【００３４】
前記合成構造ライナー１の鋼殻６によるトンネル覆工の組立時、まず先行した合成構造ライナー１のピース間継手板３に、リング間の継手面であるトンネル軸に垂直な２面の側板２間を、所定の距離Ｘ空けた位置で、現合成構造ライナー１をトンネル周方向に押し当て、その後、ピース間の継手板３の凸状部１２と凹状部１３の噛み合いをガイドとして、リング内の継手板、すなわちトンネル軸に垂直な２面の側板２同士が接するまで、合成構造ライナー１をトンネル軸方向に移動してトンネル覆工を組立てる。
【００３５】
したがって、図５，図６のように、ピース間の継手板３の凸状部１２の形状をトンネル軸に垂直な２面の側板２位置よりＸ以上離して成形すれば、トンネル軸に垂直な２面の側板２は、図１，図２に示すようなトンネル周方向の端面の加工が不要で直線切断するだけでよく、加工コストを低減できる。凸状部１２を有するピース間継手板３に冷間成形性の良い薄鋼板を用いればプレス深絞り成形により、図示形状のピース間継手板３を経済的に成形できる。凹状部１３を有するピース間継手板３は、図１〜３の実施形態と同じように半径方向にプレス曲げ成形すればよく、トンネル軸に垂直な２面の側板２の内側にはさんで、溶接するだけで経済的に成形できる。
【００３６】
図７は他の実施形態に係る合成構造ライナー１の鋼殻６を示す。この実施形態では、継手板３のトンネル半径方向の端部１６をプレス曲げ成形してある。このように端部１６をプレス曲げ成形することによる第１の利点として、継手板３は、地山側の面板４あるいは内空側の面板５との接合が、鋼板同士の重ね合わせになるので、面板４，５への要求寸法精度を緩和でき、隅肉溶接も容易になる。特に、止水性が要求されない場合には、継手板３と面板４，５との接合は、スポット溶接あるいは、圧着接合あるいは、接着接合等が適用でき、接合が更に容易になる。
【００３７】
第２のメリットとして、ピース間継手板３の周辺の中詰めコンクリート８への継手板３による拘束効果が更に強まり、中詰めコンクリート８のせん断耐力が向上すると同時に、鋼板端部の折り曲げた部分自身も、せん断耐力を有するので、継手板３のトンネル半径方向せん断力に対する耐力が更に大きくなる。これらの効果は、面板４あるいは５が無く、コンクリート面が開放されている場合に、特に顕著になる。
【００３８】
図８は、他の実施形態として、合成構造ライナー１の組立図を示す。同図に示すように、ます冷間成形性に優れた１枚の鋼板を用いて、プレス曲げ成形により、凸状部１２と凹状部１３を有するピース間継手板３と、所定の曲率を有するトンネル地山側の面板４とを一体に製作する。その後、継手板３と面板４と、両端に前記凸凹状部１２，１３との接合用凸部１７と接合用凹部１８とを有するトンネル軸に垂直な２面の側板２およびトンネル内空側の面板５を固着して、その後、中詰めコンクリートを充填し合成構造ライナー１を構成する。
【００３９】
前記の合成構造ライナー１の製作方法によると、加工コストを低減し、寸法精度の高い鋼殻６、さらには合成構造ライナー１を製作できる。特に、前記の製作方法では、ピース間継手板３と面板２とが一体成形されるので、各面の接続部の強度・信頼性が高く、止水性は完全である。
【００４０】
図９〜図１１は本発明の基本特性を説明するための参考図で、図９はその実施形態として、ダブルフランジサンドイッチ合成構造ライナーを示す破断斜視図である。
【００４１】
前記図９において、合成構造ライナー１は、トンネル軸に垂直な２面の側板２と、トンネル軸に沿った２面の側板（つまり、ピース間継手板）３と、トンネル地山側の面板４と、内空側の面板５を固着して鋼殻６が構成されており、前記各面板４，５には、プレスにより所要大きさ、所要ピッチで鋼殻内側方向に突出する多数の凸部１９が設けられ、鋼殻６内に中詰めコンクリート８が打設されている。
【００４２】
図９の合成構造ライナー１では、薄鋼板をプレス成形により、面板４，５にトンネルの形状に適合した曲率の曲面と凸部（ライナーの外側からみれば窪みである）１９を同時に形成することができ、その製造コストは、従来の突起付き鋼板利用に比べて、格段と安価に製作できる。
【００４３】
面板４，５にプレス成形する凸部１９の高さは、２ｍｍ以上を確保し、凸部１９の広さおよび、ピッチを中詰めコンクリート８との支圧強度より、必要付着力に対して設計することで十分なずれ止め作用を発揮し、面板４，５とコンクリート８との一体性を確保できる。
【００４４】
凸部１９の部分は、軸方向力に対しては殆ど抵抗しないので、その凸部１９のトンネル軸方向の幅の分を、面板４，５の軸方向抵抗断面の欠損として考慮し、面板４，５をトンネル周方向の軸力および、曲げに対して補強設計すればよい。
【００４５】
前記の合成構造ライナー１によると、面板４，５をフランジ鋼材としたサンドイッチ合成構造として、トンネル周方向軸力および曲げモーメントに対して抵抗できる。凸部１９を千鳥配置とすることにより、面板４，５の断面欠損を小さくすることもできる。
【００４６】
図１０に示すように、鋼殻６の製作に際し、フラットな１枚の鋼板２０を図示形状に切断し、折曲げ接続部２１を介して面板４にピース間継手板３をプレスで一体成形し、かつ同時に凸部１９をも成形することで、製作コストを低減できる。さらにこの製作方法は、溶接部が少なく溶接ひずみが小さいことから、寸法精度の高い鋼殻６さらには、これを用いる合成構造ライナー１を製作できる。しかも、この合成構造ライナー１は、ピース間継手板３と地山側の面板４とが一体成形されるので、各面の接続部の強度・信頼性は高く、止水性は完全である。
【００４７】
前記合成構造ライナー１の製作の第１段階は、図１２（Ａ）に示すように、所要の形状寸法に切断したフラットな１枚の鋼板２０から折曲げ接続部２１を介してピース間継手板３と面板４とをプレス成形により形成し、第２段階として、図１２（Ｂ）に示す所要の曲率および、窪み２２をプレス面２３に有する雄金型２４と、前記窪み２２に嵌合する凸型２５を有する雌金型２６を用いて面板部をプレス成形することにより容易に低コストで製作できる。
【００４８】
なお、脱型時にピース間継手板３と雄金型２４とが接触すると、プレス成形後の鋼殻が雄金型２４から脱型できない状態になるが、鋼殻は薄鋼板で形成されているので、鋼材の弾性域で容易に曲げ変形させて脱型できる。また、更に脱型を容易にするため、雄金型２４のプレス面の弧長は、面板４の弧長よりも所要寸法を短くしてもよく、これより、脱型時のピース間継手板３と雄金型２４との接触を回避できる。
【００４９】
また、図１３に示すよう鋼殻６の製作に際し、フラットな１枚の鋼板２７の長手両側縁と平行に折曲げ接続部２８を介して、トンネル軸に垂直な２面の側板２と地山側の面板４（これは内空側の面板５でもよい）をプレスで一体成形し、かつ凸部１９をも同時に成形し、後は、フラットなピース間継手板３をそれに固着するだけで（場合により他の１枚の面板も）鋼殻６が形成できるので、製作コストを低減できる。
【００５０】
前記合成構造ライナー１の製作の第１段階は、フラットな１枚の鋼板２７からトンネル軸に垂直な２面の側板２と、面板４を折り曲げ接続部２８をプレス成形により形成し、第２段階として、図１２に示すのと同様な所要の曲率および窪みとこれに嵌る凸型のある雄雌金型を用いて不具合なく製作できる。
【００５１】
また、図１５に示すように、鋼殻６の製作に際し、フラットな１枚の鋼板２９により、トンネル軸に垂直な２面の側板２と、トンネル軸に沿った２面の側板（つまり、ピース間継手板３）と、地山側あるいは内空側の１面の面板４，５（図では地山側の面板を示す）を一体成形することにより、製作コストをさらに低減できる。さらにこの製作方法によると、溶接部が少なく、溶接ひずみが小さいことから寸法精度の高い鋼殻、さらには、これを用いる合成構造ライナーを製作できる。この合成構造ライナー１は、ピース間継手板３と、トンネル軸に垂直な２面の側板２と面板４とが一体成形されるので、各面の接続部の強度・信頼性はさらに高く止水性はさらに完全である。
【００５２】
前記合成構造ライナー１の製作の第１段階は、１枚の鋼板２を用いて、図１５のように鋼殻各部の展開図通り切断する。第２段階は、切断したフラットな鋼板２９から、ピース間継手板３と面板４との折り曲げ接続部２１および、トンネル軸に垂直な２面の側板２の面板４との折り曲げ接続部２８をプレス成形により形成する。第３段階は、所要の曲率および窪みとこれに嵌合の凸型をそれぞれ有する雄，雌型からなる前述と略同様の金型を用いて、面板部およびトンネル軸に垂直な２面の側板部２をプレス成形し、このトンネル軸に垂直な２面の側板２と継手板３とが４つの辺で合わさるように箱形状に一体に形成する。第４段階は、その４つの辺を溶接により固着する。さらに必要に応じて、もう１枚の曲率をつけた内空側あるいは地山側の面板を固着することもある。その後、中詰めコンクリート８を打設する。
【００５３】
図１７は、請求項５および６に記載する発明の基本特性を説明するための図である。図１７の実施形態では、ピース間継手板３にトンネル半径方向に曲げ成形された凸状部１２と凹状部１３が形成され、トンネル地山側と内空側の面板４，５に鋼殻内側方向に突出する多数の凸部１９が設けられた鋼殻６が構成され、鋼殻６内に中詰めコンクリート８が打設され合成構造ライナー１が構成されている。
【００５４】
図１７の鋼殻６の製作に際し、図１８，図１９に示すように、フラットな１枚の鋼板２０の長手両側縁と平行な折曲げ接続部２８を介して、両端に凸状部１２，凹状部１３との接合用凸部１７と接合用凹部１８を有するトンネル軸に垂直な２面の側板２と、地山側の面板４（これは内空側の面板１５でもよい）をプレスで一体成形し、かつ凸部１９をも同時に成形し、後は、凸状部１２と凹状部１３を有するピース間継手板３をそれに固着するだけで（場合により他の１枚の面板も）鋼殻６が形成できるので、製作コストを低減できる。
【００５５】
また、図２０、図２１に示すように、図１７の鋼殻６の製作に際し、１枚の鋼板３１により、両端に接合用凸部１７と接合用凹部１８を有するトンネル軸に垂直な２面の側板２と、凸状部１２と凹状部１３を有するトンネル軸に沿った２面の側板（つまり、ピース間継手板３）と、地山側あるいは内空側の１面の面板４，５（図では地山側の面板を示す）とを折り曲げ接続部２１，２８を介して各部を折り曲げ一体成形し、その接合部を固着して箱型形状とすることにより、製造コストをさらに低減できる。さらにこの製作方法によると、溶接部が少なく、溶接ひずみが小さいことから寸法精度の高い鋼殻、さらには、これを用いる合成構造ライナーを製作できる。この合成構造ライナー１は、ピース間継手板３とトンネル軸に垂直な２面の側板２と面板４とが一体成形されるので、各面の接続部の強度・信頼性はさらに高く止水性はさらに完全である。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の合成構造ライナーとその製作方法によると次の効果がある。
従来の合成構造ライナーに比べて、１）鋼殻構造コストの削減、コンクリート打設コストの削減による経済的な合成構造ライナーの実現、２）継手部の構造信頼性と強度向上、３）本体の水密性と継手部の止水性の向上、４）ボルトレスによる急速施工，省人化施工の実現、５）一体成形による寸法精度の向上、６）鋼とコンクリートのサンドイッチ構造により、トンネル周方向軸力、曲げモーメントに対する抵抗を高める等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る合成構造ライナーの破断斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る合成構造ライナーの破断斜視図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はピース間継手板に形成する凹状部と凸状部の３例の噛み合い関係を示す断面図である。
【図４】ピース間継手板の止水構造を示す断面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）はピース間継手板に形成する凹状部と凸状部の他の２例を示す斜視図である。
【図６】図５と異なる凹状部と凸状部のさらに他例を示す斜視図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はピース間継手板と面板との接合部構造の３例を示す断面図である。
【図８】他の実施形態として示す鋼殻を形成する部材の分離斜視図である。
【図９】本発明の基本特性を説明するための参考図である。
【図１０】本発明の基本特性を説明するための参考図である。
【図１１】図１０の鋼板をプレス成形した斜視図である。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は図１１の鋼板のプレス成形工程を示す断面図である。
【図１３】他の参考形態として鋼殻を形成する鋼板の展開図である。
【図１４】図１３の鋼板をプレス成形した斜視図である。
【図１５】他の参考形態として鋼殻を形成する鋼板の展開図である。
【図１６】図１５の鋼板をプレス成形した斜視図である。
【図１７】本発明の他の実施形態に係る合成構造ライナーの破断斜視図である。
【図１８】他の実施形態として鋼殻を形成する鋼板の展開図である。
【図１９】図１８の鋼板をプレス成形した斜視図である。
【図２０】他の実施形態として鋼殻を形成する鋼板の展開図である。
【図２１】図２０の鋼板をプレス成形した斜視図である。
【符号の説明】
１合成構造ライナー
２トンネル軸に垂直な２面の側板
３トンネル軸に沿った２面の側板（ピース間継手板）
４地山側の面板
５内空側の面板
６鋼殻
７鉄筋
８中詰めコンクリート
１０連結軸
１１嵌合部
１２凸状部
１３凹状部
１４水膨潤性パッキン
１５止水溝
１６トンネル半径方向の端部
１７接合用凸部
１８接合用凹部
１９凸部
２０鋼板
２１ピース間継手板と面板との折曲げ接続部
２２窪み
２３プレス面
２４雄金型
２５凸部
２６雌金型
２７鋼板
２８トンネル軸に垂直な側板と面板との折曲げ接続部
２９鋼板
３０鋼板
３１鋼板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a synthetic structure liner in which concrete is packed into a steel shell used for lining various tunnels using a mountain tunnel method, a TBM method, a shield method, or the like, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
  The segment or liner for lining in the mountain tunnel method, the TBM method, or the shield method is referred to herein as a liner. And when this liner is constituted by filling the inner space of a steel shell made of steel with concrete, it is called a synthetic structure liner.
(1) As a first conventional technology of a composite structure liner, a steel shell is composed of two side plates perpendicular to the tunnel axis and the same surface plate disposed on one of the natural ground side and the inner side of the tunnel. The two side plates perpendicular to the tunnel axis are formed by integral press molding using a steel plate with the curvature of the tunnel, and a bolt fastening jig or chuck pin jig is used to connect the liners in the tunnel axis direction. 2 side plates along the tunnel axis (hereinafter referred to as piece-to-piece joint plates) are the two side plates perpendicular to the integrally formed tunnel axis, and the face plate on the natural mountain side or the interior side. Are fixed to both ends in the circumferential direction of the tunnel, and a jig for fastening bolts is attached to the joint plate between the pieces.
[0003]
  Reinforcing bars are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the tunnel and in the tunnel axis direction at a position where a predetermined concrete cover can be secured on one surface (for example, on the air side inside the tunnel) of the steel shell consisting of the five surfaces. A gibber steel material for preventing slippage is welded at predetermined intervals on the inside of the face plate and the two side plates perpendicular to the tunnel axis. Concrete is filled with concrete so that a bolt box can be formed in the steel shell, thereby forming a steel / concrete composite liner.
[0004]
  The aforementioned synthetic structure liner has the following problems.
  1)The piece-to-piece joint plate is fastened with bolts, and it takes time to manufacture the bolt box at the time of placing the concrete, and quality control of the concrete filling property is also difficult. In addition, segment assembly work at the construction site is labor intensive and takes time.
  2)Due to the integration of concrete and steel shells, special gibber steel is welded, which increases manufacturing costs.
[0005]
(2) As a second conventional technique, there is a tenoned reinforced concrete segment that realizes labor saving and shortening the construction period by boltless. This segment has an uneven shape that meshes against the deviation of the opposite surface in the tunnel radial direction on the side surface (inter-ring joint surface) perpendicular to the tunnel axis or on the side surface along the tunnel axis (inter-piece joint surface). It is what.
  1)The above-described technique has a drawback in that a cushioning material is required because the ends of the piece-to-piece joint and the ring-to-ring joint are easily chipped, and particularly the tenon portion is easily chipped.
  2)If the above-mentioned technique is used for a shield tunnel having a deep underground depth, the water itself of the concrete itself is incomplete, so that water leaks from the concrete body under a high underground water pressure.
[0006]
(3) As a third prior art, Japanese Patent Publication 9-2As disclosed in Japanese Patent No. 42486, there is known a boltless joint structure in which a joint corner portion is reinforced by using an L-shaped joint hardware for a joint between pieces of a reinforced concrete segment.
  1)This boltless joint structure reinforces the drawback of the tenoned concrete segment of (2) above, but the concrete surface remains in the joint part and is incomplete.
[0007]
(4) As a 4th prior art, specialOpenAs disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-252994, a joint plate or a main girder plate of a concrete-filled steel segment is formed with a concave and convex shape that meshes in the tunnel radial direction by hot rolling, and is tightened with a bolt in the tunnel radial direction. There is a joint structure with high shear strength.
  1)This joint structure has a drawback that a hot rolling or forging process is required to form the uneven shape on the steel sheet, and the manufacturing cost is relatively high.
  2)Due to the limitations of the manufacturing process and the plate thickness of the steel plate, the engagement of the irregularities is shallow, and therefore a combination with bolt tightening is indispensable.
  3)Welding of the joint between the ground plate, the joint plate, and the main girder requires not only strength but also water-stop properties, and it is difficult to ensure dimensional accuracy due to welding distortion. .
[0008]
(5) As a fifth prior art, specialOpenAs disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-59300, steel plates with double-sided projections that are bent at both ends are provided facing the inner sky side and the natural ground side of the tunnel, and concrete is placed by placing a gibber on the inside. A synthetic segment is known.
  1)In the above structure, a steel plate with protrusions is used to secure the integrity between the steel plate and the concrete, and a gibber is provided. However, there is a problem that the processing cost increases.
  2)Further, when joining the steel plate with projections and the side plate along the tunnel axis by welding, when placing the steel plate with projections on the side plate, it is necessary to scrape the projections at the joint, and the steel plate with projections on the side plate When pinching, high cutting accuracy of the steel plate with protrusions is required. In any case, the cost increases.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
  As described above, conventional synthetic structure liners have problems such as inefficiency of construction process, associated manufacturing cost increase, structural reliability and strength deficiencies, and difficulty in quality control. There was still a point to be improved.
[0010]
  The present invention1)Reduction of steel shell structure cost, realization of economical composite structure liner by reducing concrete placement cost,2)Improved structural reliability and strength of joints,3)Improvement of water tightness of main body and water stoppage of joint part,4)Realization of rapid labor-saving construction by boltless,5)Improvement of dimensional accuracy by integral molding of steel shell,6)The purpose of the present invention is to provide a composite structure liner that can increase resistance to axial force and bending moment in the circumferential direction of the tunnel with a sandwich structure of concrete, and a method of manufacturing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
  The first invention isA steel shell is composed of two side plates perpendicular to the tunnel axis, two side plates along the tunnel axis, and one or both side plates on the ground and inner sides. In the manufacturing method of the composite structure liner used for tunnel lining that is filled with concrete, two side plates along the tunnel axis and one of the ground plate side and the inner side side plate are combined into one sheet. Tunnel radial displacement so that the two side plates along the tunnel axis are meshed with each other between the side plates facing the circumferential direction of the tunnel in the cold press molding. A steel shell is formed by bending a convex portion or a concave portion that prevents the above-described problem, and the concrete is filled in the steel shell up to the convex portion and the concave portion.
[0012]
The second invention isA steel shell is composed of two side plates perpendicular to the tunnel axis, two side plates along the tunnel axis, and either one of the natural mountain side, the inner side, or both side plates. In the composite structure liner used for tunnel lining in which concrete is filled in, the two side plates along the tunnel axis are made of a thin steel plate, and the thin steel plates mesh with each other between the side plates facing the tunnel circumferential direction, A convex portion or concave portion that prevents a deviation in the tunnel radial direction is formed by bending, and the two side plates along the tunnel axis are either the two side plates perpendicular to the tunnel axis, the ground mountain side, or the inside air side. The face plate is fixed to both ends of the tunnel in the circumferential direction, and the convex portion and the concave portion are filled with filling concrete, and only the inner side of the two side plates along the tunnel axis, or the ground Side only, or the ends of both sides of the land mountain side and the inner air side, characterized in that it is bent to contact the overlap with the ground mountain side or the inner space side of the face plate or concrete surface molding.
[0013]
  The third invention isIn the second invention, the convex shape of the two side plates along the tunnel axis is formed from the two side plates perpendicular to the tunnel axis, leaving a flat portion of a required dimension, and 2 perpendicular to the tunnel axis. Both ends of the side plate in the circumferential direction of the surface are straight lines.
[0014]
  The fourth invention is:In the second or third invention, the two side plates along the tunnel axis and the one of the ground plate side and the inner side are integrally formed of a single steel plate, and the end surface is connected to the tunnel shaft. Two side plates perpendicular to each other, or two side plates perpendicular to the tunnel axis, and either one of the inner side or the ground side are fixed.
[0015]
  The fifth invention is:The invention according to any one of the second to fourth aspects is characterized in that the face plate is provided with a convex portion protruding in a steel shell inner direction with a required size and a required pitch by pressing.
[0016]
  The sixth invention is:In the fifth invention, the two side plates along the tunnel axis and one of the ground mountain side or the inner side or one of the two side plates are in a shape having the convex portion on the face plate. The two side plates perpendicular to the tunnel axis, the two side plates perpendicular to the tunnel axis, and the one side plate on the inner space side or ground side are fixed to the end surface. It is characterized by being.
[0018]
  First2According to the invention, the disadvantages of the prior arts (1) to (5) are solved, the cost of the steel shell structure is reduced, the economical composite structure liner is realized by the reduction of the concrete placing cost, the structure of the joint portion For improved reliability and strength, improved water tightness of main body and waterproofing of joints, rapid construction without bolts, realization of labor saving construction, and integral moldingYoImprovement of dimensional accuracy is achieved.
[0019]
  First3According to the invention, in addition to the operation of the first invention, cutting of the uneven shape at the end of the side plate perpendicular to the tunnel axis can be omitted.
[0020]
  First2According to the inventionSaidIn addition to the effects of the above, when the shear strength improvement of the joint portion in the circumferential direction of the tunnel, in particular, when the waterproof property is not required, it is easy to join.
[0021]
  4th and 4th1According to the invention, the water-stopping property is improved, the dimensional accuracy is high, and the production cost is low.
[0022]
  First5According to the invention, the processing cost can be reduced by omitting the conventional gibber steel, etc., and the integrity of the steel plate and the concrete equivalent to the gibber steel material is ensured, and the cutting accuracy is high as in the conventional steel plate with protrusions. Is not required.
[0023]
  First6According to the invention5In addition to the effects of the invention, the manufacturing cost is further reduced, the water stoppage is improved, and the dimensional accuracy is high.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 show claims 1 to 3 of the present invention.4, 7FIG. 1 is a cutaway perspective view showing an open sandwich synthetic structural liner as a first embodiment, and FIG. 2 is a cutaway perspective view showing a double flange sandwich synthetic structural liner, as a first embodiment. FIG. 3 is a view showing three examples of the cross-section of the joint structure between the liners.
[0025]
  1 to 3, each composite structure liner 1 includes two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis, two side plates (referred to as an inter-piece joint plate) 3 along the tunnel axis, and a face plate 4 on the tunnel ground side. Alternatively, the face plate 4 on the natural ground side and the face plate 5 on the inner air side are fixed to form a steel shell 6. In FIG. 1, reinforcing bars 7 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the tunnel and in the tunnel axis direction at a position where a predetermined concrete cover can be secured on the air side of the steel shell 6 in the tunnel, and the concrete filled in the steel shell 6. 8 is cast. The two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis are provided with a connecting shaft 10 for connecting the liner rings and a fitting portion 11.
[0026]
  In the composite structure liner 1 of FIG. 2, the face plate 5 is fixed to the inner side of the tunnel without arranging the reinforcing bar 7 of FIG. 1, and the inside concrete 8 is placed in the steel shell 6 to form a double flange sandwich composite structure. Yes.
[0027]
  Each joint plate 3 in each composite structure liner 1 in FIGS. 1 and 2 is formed of a thin steel plate, and a convex portion 12 and a concave portion 13 that prevent deviation in the tunnel radial direction are formed by bending, and are adjacent in the circumferential direction of the tunnel. The convex portion 12 and the concave portion 13 of each joint plate 3 of the liner are configured to mesh with each other in the tunnel radial direction.
[0028]
  Specific examples of the cross-sectional shape of the convex portion 12 and the concave portion 13 include the shapes shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C. In FIG. (B) is an example in which the cross-sections are substantially V-shaped convex and concave portions and meshed with each other, and (C) is a convex and concave portion having a substantially arc-shaped cross section. The example which was made into the part and was mutually meshed | engaged is shown.
[0029]
  In the composite structure liner 1 described above, the joint plate 3 between the pieces can be manufactured easily by cold bending bending of a thin steel plate, so that the manufacturing cost is low, and because it is a cold press of the thin steel plate. Since the shape of the concavo-convex portion can be deeply formed, the meshing with respect to the deviation of the liner in the tunnel radial direction is ensured, and auxiliary means such as bolts are unnecessary.
[0030]
  Since the contact surface between the pieces of each liner is the steel plate joint plate 3, the filling concrete 8 and the joint plate 3 form a composite structure, and the local yield strength is increased, so that the shear strength against radial deviation is improved. At the same time, stress concentration due to local contact can be relieved, so that it is resistant to corner chipping and unevenness damage. Even when water-stopping is required, the steel shell 6 is composed of two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis, the two joint plates 3, and the face plates 4 or 5 surrounded by a steel plate and joined at each joint. Can be welded or integrally molded to ensure complete water-stopping.
[0031]
  Furthermore, since the bending rigidity in the longitudinal direction of the piece-to-piece joint plate 3 itself connecting the circumferential direction of the tunnel is high due to the presence of the concave and convex portions 12 and 13, the deformation of the joint plate 3 due to the casting pressure during concrete placement is suppressed to a small extent. The dimensional accuracy of the product can be high. A bolt box can be dispensed with when placing the inside-filled concrete 8, and the steel shell 6 can be used as a formwork, so in the case of a five-sided steel shell, the concrete is filled into the steel shell and released 1 It is only necessary to finish the surface with a trowel or the like, and the cost of placing concrete is low. Further, when the six surfaces are steel shells, it is only necessary to fill the steel shell with concrete having high fluidity, and the casting cost is further reduced.
[0032]
  In the case where a high water-stopping property is required for the synthetic structure liner 1, as shown in FIG. 4, a shape that takes into account the water-stopping groove 15 that fits the water-swellable packing 14 on both sides of the convex portion 12 and the concave portion 13. What is necessary is just to press-bend the steel plate of the joint plate 3. FIG. If the natural ground is relatively hard, the bending moment is small and the axial compression force is excellent as the circumferential cross-sectional force of the liner, so sufficient load resistance as a sandwich composite structure can be obtained without attaching a slip stopper inside the face plate. Performance can be demonstrated. When the natural ground is loose and the bending moment is relatively large, it is possible to secure the integrity of the steel shell and the concrete by attaching a stud gibber or a gibber steel material or the like to the inside of the face plate.
[0033]
  5A, 5B, and 6 show an embodiment corresponding to the second aspect of the invention. One joint plate 3 of the opposite steel shell 6 has a chevron, V-shape, and arcuate convex portion 12 formed in cross section, and the other joint plate 3 has a chevron cross section corresponding to the above. Then, a V-shaped and an arcuate concave portion 13 are formed, and the convex portion 12 and the concave portion 13 forming a pair are fitted to each other.
[0034]
  At the time of assembling the tunnel lining with the steel shell 6 of the synthetic structural liner 1, first, the inter-piece joint plate 3 of the preceding synthetic structural liner 1 is placed between the two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis, which is the joint surface between the rings. At a position spaced by a predetermined distance X, the current composite structure liner 1 is pressed in the circumferential direction of the tunnel, and then the engagement of the convex portion 12 and the concave portion 13 of the joint plate 3 between the pieces is used as a guide, The composite liner 1 is moved in the tunnel axis direction to assemble the tunnel lining until the joint plates, that is, the two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis contact each other.
[0035]
  Therefore, as shown in FIGS. 5 and 6, if the shape of the convex portion 12 of the joint plate 3 between the pieces is formed at a distance X or more from the position of the two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis, the shape perpendicular to the tunnel axis is obtained. The two side plates 2 need not be processed at the end surfaces in the circumferential direction of the tunnel as shown in FIGS. If a thin steel plate with good cold formability is used for the piece-to-piece joint plate 3 having the convex portions 12, the piece-to-piece joint plate 3 having the illustrated shape can be economically formed by press deep drawing. The piece-to-piece joint plate 3 having the concave portion 13 may be press-bent in the radial direction in the same manner as in the embodiment of FIGS. 1 to 3 and sandwiched between the two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis. Economical molding is possible simply by welding.
[0036]
  FIG. 7 shows the steel shell 6 of the synthetic structural liner 1 according to another embodiment. In this embodiment, the end portion 16 in the tunnel radial direction of the joint plate 3 is press-bended. As a first advantage of press bending the end portion 16 in this way, the joint plate 3 is joined with the face plate 4 on the natural ground side or the face plate 5 on the inner space side, so that the steel plates overlap each other. The required dimensional accuracy for the face plates 4 and 5 can be relaxed, and fillet welding becomes easy. In particular, when waterstop is not required, spot welding, pressure bonding, adhesive bonding, or the like can be applied to the joint plate 3 and the face plates 4, 5, and the joining is further facilitated.
[0037]
  As a second merit, the restraining effect of the joint plate 3 on the middle-filled concrete 8 around the piece-to-piece joint plate 3 is further strengthened, the shear strength of the middle-filled concrete 8 is improved, and at the same time, the bent portion of the end of the steel plate itself However, since it has a shear strength, the strength of the joint plate 3 against the shearing force in the tunnel radial direction is further increased. These effects are particularly prominent when there is no face plate 4 or 5 and the concrete surface is open.
[0038]
  FIG. 8 shows an assembly drawing of the synthetic structural liner 1 as another embodiment. As shown in the figure, the piece-to-piece joint plate 3 having the convex portion 12 and the concave portion 13 is formed by press bending using a single steel plate having excellent cold formability, and has a predetermined curvature. The face plate 4 on the tunnel ground side is manufactured in one piece. After that, the joint plate 3 and the face plate 4, the two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis having the joint convex portions 17 and the joint concave portions 18 of the concave and convex portions 12 and 13 at both ends, and the tunnel inner air side The face plate 5 is fixed, and then filled concrete is filled to form the composite structure liner 1.
[0039]
  According to the manufacturing method of the synthetic structure liner 1 described above, the processing cost can be reduced, and the steel shell 6 with high dimensional accuracy and further the synthetic structure liner 1 can be manufactured. In particular, in the manufacturing method described above, since the piece-to-piece joint plate 3 and the face plate 2 are integrally formed, the strength and reliability of the connecting portions on each surface are high, and the water stoppage is perfect.
[0040]
  9 to 11 show the mainMysteriousTo explain the basic characteristicsreferenceFIG. 9 is a cutaway perspective view showing a double flange sandwich synthetic structure liner as an embodiment thereof.
[0041]
  In FIG. 9, the composite structure liner 1 includes two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis, two side plates (that is, piece joint plates) 3 along the tunnel axis, and a face plate 4 on the tunnel ground side. The inner shell-side face plate 5 is fixed to form a steel shell 6, and each face plate 4, 5 has a large number of projections 19 projecting in the inner direction of the steel shell at a required size and pitch by pressing. The inside concrete 8 is cast in the steel shell 6.
[0042]
  In the composite structure liner 1 of FIG. 9, a curved surface and a convex portion (a depression when viewed from the outside of the liner) 19 are simultaneously formed on the face plates 4 and 5 by press forming a thin steel plate. The manufacturing cost can be significantly reduced compared to the conventional use of steel plates with protrusions.
[0043]
  The height of the projections 19 that are press-molded on the face plates 4 and 5 is 2 mm or more, and the width and pitch of the projections 19 are designed with respect to the required adhesion force from the bearing strength with the filling concrete 8. By doing so, a sufficient anti-slipping action is exhibited, and the integrity of the face plates 4 and 5 and the concrete 8 can be secured.
[0044]
  Since the convex portion 19 hardly resists the axial force, the width of the convex portion 19 in the tunnel axial direction is considered as a defect in the axial resistance cross section of the face plates 4 and 5, and the face plate 4. , 5 may be designed to be reinforced against axial force and bending in the tunnel circumferential direction.
[0045]
  According to the composite structure liner 1 described above, a sandwich composite structure in which the face plates 4 and 5 are made of flange steel can resist a tunnel circumferential axial force and a bending moment. The cross-sectional defect of the face plates 4 and 5 can be reduced by arranging the convex portions 19 in a staggered arrangement.
[0046]
  As shown in FIG. 10, when manufacturing the steel shell 6, one flat steel plate 20 is cut into the illustrated shape, and the piece-to-piece joint plate 3 is integrally formed on the face plate 4 via a bending connection portion 21 by a press. At the same time, the manufacturing cost can be reduced by molding the convex portion 19 as well. Furthermore, since this manufacturing method has a small number of welds and a small welding strain, it is possible to manufacture the steel shell 6 with high dimensional accuracy and the synthetic structure liner 1 using this. Moreover, since the inter-piece joint plate 3 and the ground plate-side face plate 4 are integrally formed in the synthetic structure liner 1, the strength and reliability of the connecting portions on each surface are high, and the water stoppage is perfect.
[0047]
  As shown in FIG. 12 (A), the first stage of the production of the synthetic structural liner 1 is a piece-to-piece joint plate from a flat sheet steel plate 20 cut to a required shape and dimension via a bent connection portion 21. 3 and the face plate 4 are formed by press molding, and in the second stage, the required curvature shown in FIG. 12B and the male mold 24 having the depression 22 on the pressing surface 23 are fitted into the depression 22. It can be easily manufactured at low cost by press-molding the face plate portion using the female mold 26 having the convex mold 25.
[0048]
  Note that, when the piece-to-piece joint plate 3 and the male mold 24 come into contact with each other at the time of mold removal, the steel shell after press molding cannot be removed from the male mold 24, but the steel shell is formed of a thin steel plate. Therefore, it can be easily bent and deformed in the elastic region of the steel material. Further, in order to further facilitate the demolding, the arc length of the press surface of the male mold 24 may have a required dimension shorter than the arc length of the face plate 4. 3 and the male die 24 can be prevented from contacting each other.
[0049]
  In addition, as shown in FIG. 13, when the steel shell 6 is manufactured, the two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis and the natural ground side are connected to each other by bending connection portions 28 in parallel with both longitudinal edges of one flat steel plate 27. The face plate 4 (which may be the inner face side face plate 5) is integrally formed with a press, and the convex portion 19 is also formed at the same time. Therefore, the manufacturing cost can be reduced because the steel shell 6 can be formed.
[0050]
  The first stage of the production of the synthetic structure liner 1 is a second stage in which two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis are bent from one flat steel plate 27 and the face plate 4 is bent and a connecting portion 28 is formed by press molding. As shown in FIG. 12, a male and female mold having a required curvature and depression similar to those shown in FIG.
[0051]
  Further, as shown in FIG. 15, when the steel shell 6 is manufactured, two flat side plates 2 perpendicular to the tunnel axis and two side plates along the tunnel axis (that is, a piece) are formed by one flat steel plate 29. Manufacturing cost can be further reduced by integrally forming the intermediate joint plate 3) and the face plates 4 and 5 (the face plate on the ground side is shown in the drawing) on the ground side or the inner space side. Furthermore, according to this manufacturing method, since there are few welding parts and welding distortion is small, it is possible to manufacture a steel shell with high dimensional accuracy, and further, a synthetic structure liner using this. In this synthetic structure liner 1, since the inter-piece joint plate 3, the two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis, and the face plate 4 are integrally formed, the strength and reliability of the connecting portions on each surface are further increased and the water-stopping property is achieved. Is even more complete.
[0052]
  In the first stage of the production of the synthetic structural liner 1, a single steel plate 2 is used to cut as shown in development views of each part of the steel shell as shown in FIG. The second step is to press the bent connection portion 21 between the piece-to-piece joint plate 3 and the face plate 4 and the bent connection portion 28 between the face plate 4 of the two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis from the cut flat steel plate 29. Formed by molding. The third stage is a two-sided side plate perpendicular to the face plate part and the tunnel axis, using the same mold as described above consisting of a male and female mold each having a required curvature and depression and a convex mold fitted thereto. The portion 2 is press-molded, and is integrally formed in a box shape so that the two side plates 2 and the joint plate 3 perpendicular to the tunnel axis meet at four sides. In the fourth stage, the four sides are fixed by welding. Further, if necessary, another face plate on the inner air side or the natural ground side with another curvature may be fixed. Thereafter, the filling concrete 8 is placed.
[0053]
  FIG. 17 claims5 and 6It is a figure for demonstrating the basic characteristic of invention described in (2). In the embodiment of FIG. 17, a convex portion 12 and a concave portion 13 which are bent in the tunnel radial direction are formed in the piece-to-piece joint plate 3, and the steel shell inner direction is formed on the face plates 4 and 5 on the tunnel ground side and the inner space side. A steel shell 6 provided with a large number of projecting portions 19 projecting into the steel shell 6 is formed, and the inside-filled concrete 8 is cast into the steel shell 6 to form the composite structure liner 1.
[0054]
  When manufacturing the steel shell 6 of FIG. 17, as shown in FIG. 18 and FIG. 19, the convex portions 12 are formed at both ends via the bent connection portions 28 parallel to the longitudinal both side edges of one flat steel plate 20. Two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis having a convex portion 17 for joining with the concave portion 13 and a concave portion 18 for joining and a face plate 4 on the ground mountain side (this may be a face plate 15 on the inner space side) are integrated with a press. Forming and forming the convex portion 19 at the same time, and then fixing the inter-piece joint plate 3 having the convex portion 12 and the concave portion 13 to the steel shell (in some cases, one other face plate) Since 6 can be formed, the manufacturing cost can be reduced.
[0055]
  Further, as shown in FIGS. 20 and 21, when manufacturing the steel shell 6 of FIG. 17, two planes perpendicular to the tunnel axis having the bonding convex portion 17 and the bonding concave portion 18 at both ends are formed by one steel plate 31. Side plate 2, two side plates along the tunnel axis having convex portions 12 and concave portions 13 (that is, piece-joint plate 3), and one side plate 4, 5 on the natural mountain side or inside air side ( In the drawing, the face plate on the natural ground side is shown) and each part is bent and integrally formed via the connecting portions 21 and 28, and the joints are fixed to form a box shape, whereby the manufacturing cost can be further reduced. Furthermore, according to this manufacturing method, since there are few welding parts and welding distortion is small, it is possible to manufacture a steel shell with high dimensional accuracy, and further, a synthetic structure liner using this. In this composite structure liner 1, since the inter-piece joint plate 3, the two side plates 2 perpendicular to the tunnel axis, and the face plate 4 are integrally formed, the strength and reliability of the connecting portion of each surface is further high, Even more complete.
[0056]
【The invention's effect】
  According to the synthetic structure liner of the present invention and the manufacturing method thereof, the following effects can be obtained.
  Compared to conventional synthetic structure liners,1)Reduction of steel shell structure costs, realization of economical composite structure liners by reducing concrete placement costs,2)Improved structural reliability and strength of joints,3)Improvement of water tightness of main body and water stoppage of joint part,4)Bolt-less rapid construction, labor saving construction,5)Improvement of dimensional accuracy by integral molding,6)Due to the sandwich structure of steel and concrete, there is an effect of increasing resistance to tunnel axial force and bending moment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cutaway perspective view of a synthetic structure liner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cutaway perspective view of a synthetic structure liner according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 3A, 3B, and 3C are cross-sectional views showing a meshing relationship of three examples of a concave portion and a convex portion formed on a piece-to-piece joint plate.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a water stop structure of an inter-piece joint plate.
FIGS. 5A and 5B are perspective views showing other two examples of a concave portion and a convex portion formed on a piece-to-piece joint plate. FIGS.
6 is a perspective view showing yet another example of a concave portion and a convex portion different from those in FIG. 5. FIG.
FIGS. 7A, 7B, and 7C are cross-sectional views showing three examples of a joint structure of an inter-piece joint plate and a face plate.
FIG. 8 is an exploded perspective view of a member forming a steel shell shown as another embodiment.
FIG. 9Reference for explaining the basic characteristics of the present inventionFIG.
FIG. 10Reference for explaining the basic characteristics of the present inventionFIG.
11 is a perspective view of the steel plate of FIG. 10 press-formed.
12A and 12B are cross-sectional views showing a press forming process of the steel plate of FIG.
FIG. 13referenceIt is an expanded view of the steel plate which forms a steel shell as a form.
14 is a perspective view of the steel plate of FIG. 13 formed by press forming.
Fig. 15 OtherreferenceIt is an expanded view of the steel plate which forms a steel shell as a form.
16 is a perspective view of the steel plate of FIG. 15 press-formed.
FIG. 17 is a cutaway perspective view of a synthetic structure liner according to another embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a development view of a steel plate forming a steel shell as another embodiment.
FIG. 19 is a perspective view of the steel plate of FIG. 18 press-formed.
FIG. 20 is a development view of a steel plate forming a steel shell as another embodiment.
21 is a perspective view of the steel plate of FIG. 20 formed by press forming.
[Explanation of symbols]
1 Synthetic structure liner
2 Side plates perpendicular to the tunnel axis
3 Side plates along the tunnel axis (joint plate between pieces)
4 Natural mountain faceplate
5 Face plate on the inner side
6 Steel shell
7 Reinforcing bars
8 Filled concrete
10 connecting shaft
11 Fitting part
12 Convex part
13 Concave part
14 Water-swellable packing
15 Water stop groove
16 Tunnel radial end
17 Convex projection
18 Recess for bonding
19 Convex
20 Steel plate
21 Folded connection between the piece-to-piece joint plate and face plate
22 depression
23 Press surface
24 Male mold
25 Convex
26 Female mold
27 Steel plate
28 Bending connection between side plate and face plate perpendicular to tunnel axis
29 Steel plate
30 steel plate
31 Steel plate

Claims

A steel shell is composed of two side plates perpendicular to the tunnel axis, two side plates along the tunnel axis, and one or both side plates on the ground and inner sides. In the manufacturing method of the composite structure liner used for tunnel lining that is filled with concrete, two side plates along the tunnel axis and one of the ground plate side and the inner side side plate are combined into one sheet. Tunnel radial displacement so that the two side plates along the tunnel axis are meshed with each other between the side plates facing the circumferential direction of the tunnel in the cold press molding. A composite structure liner characterized by forming a steel shell by bending a convex portion or a concave portion to prevent squeezing, and filling the steel shell with the filled concrete up to the convex portion and the concave portion. Method.

A steel shell is composed of two side plates perpendicular to the tunnel axis, two side plates along the tunnel axis, and either one of the natural mountain side, the inner side, or both side plates. In the composite structure liner used for tunnel lining in which concrete is filled in, the two side plates along the tunnel axis are made of thin steel plates, and mesh with each other between the side plates facing the tunnel circumferential direction, A convex portion or concave portion that prevents a deviation in the tunnel radial direction is formed by bending, and the two side plates along the tunnel axis are either the two side plates perpendicular to the tunnel axis, the ground mountain side, or the inside air side. of the face plate is the fixed to the tunnel circumferential end, said and medium-filled concrete is filled up to the convex portion and the concave portion, the inner space side of the side plate of the second surface along the tunnel axis only, or land Side only, or synthetic structures liner end portions on both sides of the land mountain side and the inner air side, characterized in that it is bent to contact the overlap with the ground mountain side or the inner space side of the face plate or concrete surface molding.

The convex shape of the two side plates along the tunnel axis is formed from the two side plates perpendicular to the tunnel axis, leaving a flat portion of a required dimension, and the tunnel circumference of the two side plates perpendicular to the tunnel axis. The synthetic structure liner according to claim 2 , wherein both ends in the direction are straight lines.

Two side plates along the tunnel axis and either one of the natural mountain side or the inner side of the side plate are integrally formed with one steel plate, and the two side plates perpendicular to the tunnel axis at the end face or tunnel The synthetic structure liner according to claim 2 or 3, wherein two side plates perpendicular to the axis are fixed to one of the inner plate side and the ground plate side plate.

Before SL faceplate to the required by the press size, composite structure liner according to any one of claims 2-4, characterized in structure in which a protrusion protruding to the steel shell inward at a predetermined pitch.

The two side plates along the tunnel axis and the ground plate side or the inner space side one or both side plates are integrally formed with a single steel plate in a shape having the convex portions on the face plate. The end face is fixed with two side plates perpendicular to the tunnel axis, or two side plates perpendicular to the tunnel axis, and one face plate on the inner side or ground side. 6. A synthetic structural liner according to claim 5 .