(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル周方向に隣接して配置される各セグメントピースのピース間継手部に、トンネル軸心方向の前後位置に中間挿入穴を介して複数の連結金具がそれぞれ予め装着され、このピース間継手部に前端部からトンネル軸心方向にコッターピンを打込んで連結金具にそれぞれ嵌入させ、両セグメントピースを複数の連結金具を介して連結固定するに際して、
最初に、後側コッターピンとスペーサとを前端部から前側連結金具のコッター穴および中間挿入穴に挿入し、
次に前側連結金具のコッター穴に打込み治具を挿入して加圧することにより、スペーサを介して後側コッターピンを後側連結金具のコッター穴に打込み、
前記中間挿入穴にスペーサを残した状態で打込み治具を前側連結金具のコッター穴から抜出し、
さらに前側連結金具のコッター穴に前側コッターピンを打込む
ことを特徴とする水平コッターによるセグメントの締結方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法により掘削されたトンネル内に、覆工材として組み立てられるセグメントにおいて、周方向に隣接するセグメントピースを連結する水平コッターによるセグメントの締結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばセグメントの連結方法としてボルト・ナットを使用する他に、コッターを使用してセグメントを連結するものがある。従来ではセグメントピースの隣接する面に、コッター穴を形成する連結金具を埋め込み、セグメントを配置後にコッターピンをコッター穴にトンネル半径方向に打込む。このように、コッターピンを半径方向に打込む垂直コッター方式の場合、連結後で一定時間経過後に再度コッターピンを打込んで増し締め作業が可能であるという長所があるが、反面締結部が半径方向の負荷に対して弱いという問題がある。
【０００３】
そのため近年では、周方向に隣接するセグメントピースの締結部にトンネル軸心方向にコッターピンを打込む水平コッター方式が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この水平コッター方式は、トンネル半径方向の負荷に対して大きい強度が確保でき、さらにセグメントの内面に凹凸部が極めて少なくなる点で極めて有望視されている。
【０００５】
この水平コッター方式が今まで採用されなかった要因として、推進力の反力受けとして使用されるセグメントと推進ジャッキにより出退駆動される押付部材とのスペースが狭く、このスペースからコッターピンを打込むのが困難であることがあった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決して、組立てられたセグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材とのスペースが狭くても、周方向に隣接するセグメントの締結部にコッターピンを水平方向に打込んで良好に連結固定することができる水平コッターによるセグメントの締結方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る水平コッターによるセグメントの締結方法は、トンネル周方向に隣接して配置される各セグメントピースのピース間継手部に、トンネル軸心方向の前後位置に中間挿入穴を介して複数の連結金具がそれぞれ予め装着され、このピース間継手部に前端部からトンネル軸心方向にコッターピンを打込んで連結金具にそれぞれ嵌入させ、両セグメントピースを複数の連結金具を介して連結固定するに際して、最初に、後側コッターピンとスペーサとを前端部から前側連結金具のコッター穴および中間挿入穴に挿入し、次に前側連結金具のコッター穴に打込み治具を挿入して加圧することにより、スペーサを介して後側コッターピンを後側連結金具のコッター穴に打込み、前記中間挿入穴にスペーサを残した状態で打込み治具を前側連結金具のコッター穴から抜出し、さらに前側連結金具のコッター穴に前側コッターピンを打込むものである。
【０００９】
上記構成によれば、奥の後側連結金具に嵌入される後側コッターピンを、中間挿入穴に挿入されたスペーサと、前側連結金具のコッター穴に挿入された打込み治具を介して打込み、打込み治具は回収して、前側連結金具のコッター穴に前側コッターピンを打込むことにより、セグメントピースを連結することができる。したがって、コッターピンおよびスペーサの長さを、ピース間継手部におけるセグメント前端部から後部連結金具までの長さの約１／３の長さとすることができ、セグメント前端部前方の打込みに必要なスペースを大幅に低減することができる。したがって、セグメントの前端面と推進ジャックの押付部材とのスペースが小さくても、打込み治具を使用してコッターピンおよびスペーサを順次締結部に打込むことで、狭いスペースで締結部を強固に固定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るセグメントの締結方法の実施の形態を図１〜図６に基いて説明する。
【００１１】
この円形セグメント１は、図１に示すように、シールド工法により掘削された円形断面トンネルの覆工材として、シールド掘進機後側に配置されたエレクタ装置により組立てられるもので、周方向に複数に分割されたセグメントピース２をピース間継手部３で連結して円形のセグメントリング４に組立て、セグメントリング４同士を複数のリング間継手部５で連結して円筒状に組立てるものである。
【００１２】
本発明の水平式コッターによるセグメントピース２の締結部構造は、前記ピース間継手部３に係るもので、図２，図３に示すように、セグメントピース２のピース間継手部３に、セグメント１の前端部から打込み治具８を使用して複数のコッターピン６Ａ，６Ｂおよびスペーサ７をトンネル軸心方向後方に向って順次打込み連結するものである。
【００１３】
セグメントピース２のピース間継手部３には、コッター溝１２ａがそれぞれ形成された左右一対の連結金具１１Ａ，１１Ｂが前後２組、軸心方向に所定間隔をあけてそれぞれ埋め込まれて装着されており、セグメントピース２が弧長方向に突き合わされて連結金具１１Ａ，１１Ｂのコッター溝１２ａによりコッター穴１２Ａ，１２Ｂが形成される。さらにセグメントピース２の前端面２ａから前側連結金具１１Ａの間に、締結面に形成された挿入溝が突き合わされてコッターピン６Ａ，６Ｂおよびスペーサ７ならびに打込み治具８が挿通可能な開口挿入穴１３Ａが形成され、さらに前側連結金具１１Ａと後側連結金具１１Ｂの間に、挿入溝を突き合わされて後側コッターピン６Ｂおよびスペーサ７ならびに打込み治具８が挿通可能な中間挿入穴１３Ｂが形成されている。これら連結金具１１Ａ，１１Ｂは、それぞれアンカー筋によりセグメントピース２に固定されており、前記コッター穴１２Ａ，１２ＢはＩ形断面に形成され、フランジ部空間１２ａの内面が前部側ほど接近するテーパ面１２ｃに形成されている。そして図２（ａ）（ｃ）に示すように、前側連結金具１２Ａのコッター穴１２Ａは後側連結金具１１Ｂのコッター穴１２Ｂより大きく、後側コッターピン６Ａおよびスペーサ７ならびに打込み治具８が通過可能に形成されている。
【００１４】
前記前側コッターピン６Ａおよび後側コッターピン６Ｂは、図２（ａ）（ｃ）に示すように、それぞれ係合部２１と、係合部２１の基端側に取付けられた把手部２２とで構成されている。前記係合部２１は、互いに平行な一対のフランジ部２１ａ，２１ａを連結部２１ｂにより連結したＩ形断面に形成されるとともに、これらフランジ部２１ａの内面間距離が前部（打込み方向基端側）ほど接近する方向に傾斜するテーパ面２１ｃに形成されている。またフランジ部２１ａの左右外側面には、コッターピン６Ａ，６Ｂを保持搬送するためＶ形断面の保持溝２３と、その前部に把持凹部２４がそれぞれ形成されている。また把手部２２は、連結部２１ｂから連続する一定厚さに形成され、左右側面に離脱用凹部２５が形成されている。
【００１５】
また前側コッターピン６Ａと後側コッターピン６Ｂとは、テーパ面２１ｃの内面幅が異なり、奥側となる後側コッターピン６Ｂは、前側連結金具１１Ａの開口挿入穴１３Ａを通過する必要があるため、テーパ面２１ｃの内面幅が前側コッターピン６Ａより大きく設定されている。また他の部分は同一に形成される。
【００１６】
前記スペーサ７は、図２（ｂ）に示すように、前側連結金具１１Ａの前側挿入溝１３Ａを通過可能な押込み部３１と、その後部に取付けられた把手部３２により構成されている。そして押込み部３１は、一対のフランジ部３１ａ，３１ａと連結部３１ｂによりテーパ面のないＩ形断面に形成され、コッターピン６Ａ，６Ｂと同一形状の保持溝３３および把持凹部３４ならびに離脱用凹部３５がコッターピン６Ａ，６Ｂと同一に形成される。
【００１７】
また前記打込み治具８は、図２（ｄ）に示すように、前側連結金具１１Ａの前側挿入溝１３Ａを通過可能な打込み部４１と、その後部に取付けられた把手部４２により構成されている。そして押込み部４１は、一対のフランジ部４１ａ，４１ａと連結部４１ｂによりテーパ面のないＩ形断面に形成され、コッターピン６Ａ，６Ｂと同一形状の保持溝４３と押込み溝４４とが形成される。また把手部４２は、先端面にＣ字形に開口された掛止爪４５が形成されており、図２（ｄ）に矢印で示すように、打込みジャッキ５３の打込部材５４が打込み方向と直交する上下方向に嵌合離脱自在で、打込み方向および引出し方向に抜け止めするように構成される。
【００１８】
次に図４（ａ）〜（ｄ）および図５（ｅ）〜（ｈ）を参照してセグメントの締結方法を説明する。
【００１９】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、把持アーム５１により後側コッターピン６Ｂを把持させて開口挿入穴１３Ａに挿入し、さらに打込みジャッキ５３により前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入する。
【００２０】
図４（ｃ）に示すように、把持アーム５１によりスペーサ７を開口挿入穴１３Ａに挿入して打込みジャッキ５３により前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入し、スペーサ７の先端部で後側コッターピン６Ｂをコッター穴１２Ａから中間挿入穴１３Ｂに奥に押込む。
【００２１】
図４（ｄ），図５（ｅ）に示すように、把持アーム５１により打込み治具８を開口挿入穴１３Ａに挿入して打込みジャッキ５３により前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入し、打込み治具８によりスペーサ７をさらに奥に押込み、スペーサ７を介して後側コッターピン６Ｂを後側連結金具１１Ｂのコッター穴１２Ｂに嵌入させる。これにより後側コッターピン６Ｂのテーパ面２１ｃの作用で後側連結金具１１Ｂ，１１Ｂが強固に締結される。
【００２２】
図５（ｆ）に示すように、打込みジャッキ５３の打込部材５４を後退して掛止爪４５により打込み治具８をコッター穴１２Ａから抜き出し、把持アーム５１により開口挿入穴１３Ａから取出す。
【００２３】
図５（ｇ），（ｈ）に示すように、把持アーム５１により前側コッターピン６Ａを開口挿入穴１３Ａに挿入し、打込みジャッキ５３により前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに嵌入させる。これにより前側コッターピン６ａのテーパ面２１ｃの作用で後側連結金具１１Ｂ，１１Ｂが強固に連結される。
【００２４】
上記実施の形態によれば、前側および後側の連結金具１１Ａ，１１Ｂにそれぞれコッターピン６Ａ，６Ｂを装着するとともに、これらるコッターピン６Ａ，６Ｂ間で中間挿入穴１３Ｂに残されるスペーサ７を設け、後側連結金具１１Ｂへの後側コッターピン６Ｂの嵌入を、前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａを通過する打込み治具８によりスペーサ７を介して打込み力を伝達するようにしたので、コッターピン６Ａ，６Ｂおよびスペーサ７ならびに打込み治具８の長さをそれぞれ短く設定することができる。
【００２５】
図６に示すように、連結金具１１Ａ，１１Ｂの長さ：（Ｋ＋Ｋ）＋開口挿入穴１３Ａの長さ：Ｉａ＋中間挿入穴１３Ｂの長さ：Ｉｂは、およそコッターピン６Ａ，６Ｂの長さ＋スペーサ７の長さであり、たとえばコッターピン６Ａ，６Ｂおよびスペーサ７の長さを同一のＬとすると、コッターピン６Ａ，６Ｂ＋スペーサ７＝３Ｌ≒２×Ｋ＋Ｉａ＋Ｉｂとなる。したがって、コッターピン６Ａ，６Ｂの長さＬを、ピース間継手部３の締結部の実長の約１／３とすることができ、セグメントピース３の前端部の必要スペースは、Ｌ＋α（打込み装置に必要なスペース）となる。このように、セグメントピース２前端部のスペースが小さくても、順次コッターピン６Ａ，６Ｂおよびスペーサ７を挿入して打込むことにより、ピース間継手部３を締結することができる。したがって、１本のコッターピンでピース間継手部３を締結するのに比べて、コッターピン挿入に必要なピース間継手部３の前方のスペースを大きく低減することができる。
【００２６】
図７は連結金具１１Ａ〜１１Ｃおよびコッターピン６Ａ〜６Ｃを３組配置したピース間継手部６１に関するもので、前側と後側の間に中間連結金具１１Ｃおよび中間コッターピン６Ｃと後部挿入穴１３Ｃと２つのスペーサ７，７を設けたものである。上記実施の形態と同一の部材には同一符号を付して説明する。
【００２７】
この実施の形態では、後側コッターピン６Ｂを嵌入させる際に、打込み治具８の長さが必要となる。セグメントピース２前部の挿入作業スペースが大きい場合には、長い打込み治具を使用できるが、ここでは着脱自在な２分割（３分割でもよい。）の打込み治具８，８Ａが使用される。この先端側の打込み治具８は先の実施の形態と同一に形成され、基端側の打込み治具８Ａは、先端部に先端側打込み治具８の掛止爪４５に係合される係合部材６２が突設されている。これにより、先端側の打込み治具８は基端側の打込み治具８Ａに打込み引出し自在に接続され、図２（ｄ）に示す打込み方向と直交する方向に離脱も容易に構成される。この２分割タイプでは、基端側打込み治具８Ａの長さが長くなるが、さらに３分割することで、打込み治具の長さを一定にすることができる。
【００２８】
したがって、連結金具１１Ａ〜１１Ｃおよびコッターピン６Ａ〜６Ｃを３組または３組以上配置したピース間継手部６１であっても、先の実施の形態と同様に構成することができ、同様の作用効果を奏することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明によれば、奥の後側連結金具に嵌入される後側コッターピンを、中間挿入穴に挿入されたスペーサと、前側連結金具のコッター穴に挿入された打込み治具を介して打込み、打込み治具は回収して、前側連結金具のコッター穴に前側コッターピンを打込むことにより、セグメントピースを締結することができる。したがって、コッターピンおよびスペーサの長さを、ピース間継手部におけるセグメント前端部から後部連結金具までの長さの約１／３の長さとすることができ、セグメント前端部前方の打込みに必要なスペースを大幅に低減することができる。したがって、セグメントの前端面と推進ジャックの押付部材とのスペースが小さくても、打込み治具を使用してコッターピンおよびスペーサを順次ピース管継手部に打込むことで、狭いスペースで連結部を強固に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水平コッターによるセグメントの締結方法の実施の形態を示すセグメントの説明図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同ピース間継手部の構成部材を示し、（ａ）は後側コッターピンの斜視図、（ｂ）はスペーサの斜視図、（ｃ）は前側コッターピンの斜視図、（ｄ）は打込み治具である。
【図３】同ピース間継手部の連結状態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同ピース間継手部の締結方法を説明する正面断面図である。
【図５】（ｅ）〜（ｈ）はそれぞれ同ピース間継手部の締結方法を説明する正面断面図である。
【図６】同ピース間継手部の寸法関係を示す説明図である。
【図７】本発明に係る水平コッターによるセグメントの締結方法の他の実施の形態を示し、（ａ）〜（ｄ）はその締結方法を説明する正面断面図である。
【符号の説明】
１    セグメント
２    セグメントピース
３    ピース間継手部
４    セグメントリング
５    リング間継手部
６Ａ  前側コッターピン
６Ｂ  後側コッターピン
７    スペーサ
８    打込み治具
１１Ａ  前側連結金具
１１Ｂ  後側連結金具
１２Ａ，１２Ｂ  コッター穴
１３Ａ  開口挿入穴
１３Ｂ  中間挿入穴
６１    ピース間継手部
６Ｃ  中間コッターピン
１１Ｃ  中間連結金具
１２Ｃ  中間コッター穴
１３Ｃ  後部挿入穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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