(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方のセグメントの接合端面に設けた雄型継手を、他方のセグメントの接合端面に設けた雌型継手に差し込んで、セグメントどうしを接合させるセグメントの継手構造であって、
前記雄型継手は、前記接合端面から突出させた継手ロッドの先端部に、軸方向に延びて先端に開口するピン挿入孔が形成されるとともに、該ピン挿入孔に対して径方向に出没可能に係合爪が収納されてなり、
一方、前記雌型継手は、前記接合端面に、前記雄型継手の継手ロッドが挿入され得るように形成された継手凹所の底部に、雄型継手のピン挿入孔に挿入され、その挿入時に、前記係合爪を押圧して継手ロッドの径方向外方に進出させるピンと、進出した係合爪の後側に係合する係合部が設けられてなり、
前記雄型継手の継手ロッドが前記雌型継手の継手凹所に挿入され、その状態で雄型継手のピン挿入孔に雌型継手のピンが挿入され、前記係合爪が前記係合部に係合されることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項２】
前記雄型継手の継手ロッドが、前記接合端面に対してねじ結合手段等により着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載のセグメントの継手構造。
【請求項３】
前記係合爪および前記ピンの互いの接触部分のうちの少なくとも一方側に、テーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１記載のセグメントの継手構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数接合されて円筒状のトンネル壁体を構成するトンネル壁体用セグメント等のセグメントの継手構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールドマシンによって所定深度の地盤を掘削しながら、その後方で、多数のセグメントを順次接合して円筒状のトンネル壁体を組み立てていくいわゆるシールド工法は、トンネル工法の主流をなしてきている。セグメントは、鉄筋コンクリート製、スチール製等があり、その形状は、平らな版状のものを湾曲させた円弧版状のブロックが一般的であり、隣り合うものどうしを連結させる継手構造としては、接合端面に沿って埋設した継手プレートどうしをボルトで締結したり、セグメントに貫通させた長ボルトによりセグメントどうしを直接締結したりといったものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、セグメント同士は、通常ボルトで接合して組み立てるのが一般的であるが、ボルト継手の場合、ボルト・ナットの設置・締結作業のために、セグメント内面側に箱抜きいわゆるボルトボックスを形成する必要があるが、このボルトボックスを形成すると、セグメントの強度低下を招いてしまうという問題があった。
また、最近では、ロボット等による組み立ての自動化が進んでいるが、この自動化の際に、セグメントの位置決め及び締結作業が最も困難な作業となっている。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、セグメントの強度低下を招くことなく剛性の高いリングを組み上げることができ、かつ施工面では位置決め及び締結作業を簡素化することで施工精度の向上、安全性の確保、組み立て時間の短縮及び自動化の容易化を図ることが可能なセグメントの継手構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、請求項１のセグメントの継手構造は、一方のセグメントの接合端面に設けた雄型継手を、他方のセグメントの接合端面に設けた雌型継手に差し込んで、セグメントどうしを接合させるセグメントの継手構造であって、前記雄型継手は、前記接合端面から突出させた継手ロッドの先端部に、軸方向に延びて先端に開口するピン挿入孔が形成されるとともに、該ピン挿入孔に対して径方向に出没可能に係合爪が収納されてなり、一方、前記雌型継手は、前記接合端面に、前記雄型継手の継手ロッドが挿入され得るように形成された継手凹所の底部に、雄型継手のピン挿入孔に挿入され、その挿入時に、前記係合爪を押圧して継手ロッドの径方向外方に進出させるピンと、進出した係合爪の後側に係合する係合部が設けられてなり、前記雄型継手の継手ロッドが前記雌型継手の継手凹所に挿入され、その状態で雄型継手のピン挿入孔に雌型継手のピンが挿入され、前記係合爪が前記係合部に係合されることを特徴としている。
また、本発明の請求項２記載のセグメントの継手構造は、請求項１記載のうちの前記前記雄型継手の継手ロッドが、前記接合端面に対してねじ結合手段等により着脱可能に設けられていることを特徴としている。
また、本発明の請求項３記載のセグメントの継手構造は、請求項１記載のうちの前記係合爪および前記ピンの互いの接触部分のうちの少なくとも一方側に、テーパ面が形成されていることを特徴としている。
これにより、接合する双方のセグメントの接合端面を近付けると同時に雄型継手の継手ロッドを雌型継手の継手凹所に挿入すると、雄型継手のピン挿入孔に雌型継手のピンが挿入されると同時に係合爪が継手ロッドから径方向外方に進出して雌型継手の係合部に係合し、これにより、雌型継手に雄型継手が抜け不能に係合し、セグメントどうしが接合される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１の符号１は、多数接合されて筒状のトンネル壁体となるセグメントである。セグメント１は鉄筋コンクリート製で円弧版状に成形されており、図１は、周方向に沿った接合端面１Ａ、１Ｂどうしが接合された状態を示している。
【０００７】
セグメント１の主体はコンクリート部２でできており、双方の接合端面１Ａ、１Ｂには、第１、第２の継手板１１、１２が、それぞれ埋設されている。図２は第２の継手板１２を示している。これら継手板１１、１２の背面には、アンカー板１５を介してアンカー筋１６が連結され、セグメント１のコンクリート部２との強固な結合が図られている。第１の継手板１１の中央には雄型継手２０が、第２の継手板１０Ｂの中央には雌型継手３０が、それぞれ設けられている。
【０００８】
雄型継手２０は、図３ないし図６に示すように、円柱棒状の継手ロッド２１を主体として構成されている。継手ロッド２１は、一端部外周にねじ２２が設けられ、この一端部が、第１の継手板１１の中央の透孔１１ａを通されて背面に溶接された袋ナット１１ｂにねじ込まれ、これによって雄型継手２０は接合端面１Ａから直交して突出する状態に第１の継手板１１に設けられている。継手ロッド２１は袋ナット１１ｂにねじ結合されているので、着脱可能である。継手ロッド２１の先端部には、軸方向に延びて先端に開口するピン挿入孔２２が、軸心と同軸的に形成されている。
【０００９】
ピン挿入孔２２を形成する周壁２３には、継手ロッド２１の径方向に延びる複数（この場合４つ）の収納孔２４が、円周を等分する放射状に貫通形成されている。収納孔２４は丸孔で、ピン挿入孔２２に対し、その長さのおよそ中央部分に形成されている。収納孔２４には、係合爪２５が出没可能に収納されている。この係合爪２５は、収納孔２４に摺動的に挿入され、ある程度の力を与えない限り摩擦で動かないようになっている。係合爪２５は、先端面が周壁２３の外面に沿う状態がセット位置とされ、そのセット位置において、対向し合うものの末端の間が、適宜の間隔をおいて離れるように設定されている。また、その末端の周縁は、テーパ面２６とされている。
【００１０】
一方、雌型継手３０は、図３ないし図５に示すように、雄型継手２０の継手ロッド２１が挿入され得る継手凹所３０Ａを主体として構成されている。この継手凹所３０Ａは、有底の第１の筒体３１に、両端が開口する第２の筒体３２が途中まで挿入されて固着されてなるスリーブ３３により形成されている。第１の筒体３１内における第２の筒体３２の端面により、環状の段部（係合部）３４が形成されている。スリーブ３３は、第２の筒体３２が、第２の継手板１２の中央に形成された透孔１２ａに合わせてその第２の継手板１２の背面に直交して溶接されている。
【００１１】
第１の筒体３１の中央には、先端が傘状のテーパ面３６に形成されたピン３５が、第１の筒体３１の底部に固着された、ピン３５と略同径のベース３５ａに、圧縮スプリング３５ｂによって連結されている。
このピン３５は、雄型継手２０の継手ロッド２１のピン挿入孔２２に挿入されるものであり、その外径は、雄型継手２０の対向し合う係合爪２５の末端の間の間隔よりも十分に大きく設定され、かつ、先端の径は小さく設定されている。
【００１２】
次いで、雄型継手２０と雌型継手３０によりセグメント１どうしを接合させる作用を説明する。
図３〜図４に示すように、各セグメント１の接合端面１Ａ、１Ｂを近付け、係合爪２５をセット位置としてある雄型継手２０の継手ロッド２１を、雌型継手３０の継手凹所３０Ａに挿入していく。すると、雌型継手３０のピン３５が、係合爪２５によって圧縮スプリング３５ｂの付勢力に反して第１の筒体３１の底部方向へ押し込まれる。さらに継手ロッド２１が挿入され、係合爪２５の位置が段部３４よりも第１の筒体３１の底部側へ移動されると、これら係合爪２５の外周方向への移動の規制が解除されることにより、これら係合爪２５が、ピン３５のテーパ面３６によって外周側へ押し出され、継手ロッド２１の外周側へ突出する。図５に示すように、突出した係合爪２５はスリーブ３３の段部３４の奥側に位置し、逆に言うと、突出した係合爪２５の後側に段部３４が存する。この状態で、雌型継手３０に雄型継手２０が差し込まれて抜け不能に係合し、これと同時に、第１、第２の継手板１１、１２どうしおよび接合端面１Ａ、１Ｂどうしが密着する。
【００１３】
上記接合構造によれば、ボルト締結手段を用いず、雌型継手３０に雄型継手２０を差し込むだけセグメント１どうしの接合がなされるので、その接合動作が単純なものながら確実にセグメントどうしの接合ができ、その結果、自動組立にきわめて好適である。雄型継手２０の継手ロッド２１が、セグメント１の第１の継手板１１に対し着脱可能であるから、運搬時、ストック時等は継手ロッド２１をまだ装着しないでおけば、突出する継手ロッド２１が邪魔にならずに済み、そして、現場において継手ロッド２１をねじ込んで装着するようにすれば継手ロッド２１が傷ついたり、あるいは曲がったりするおそれがない。さらに、係合爪２５およびこれを進出させるピン３５が互いに接触する部分がテーパ面２６、３６となっているから、ピン３５による係合爪２５の進出動作がスムーズに行われる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のセグメントの継手構造によれば、一方のセグメントの接合端面に設けた雄型継手を、他方のセグメントの接合端面に設けた雌型継手に差し込んでセグメントどうしを接合させるセグメントの継手構造であって、前記雄型継手は、前記接合端面から突出させた継手ロッドの先端部に、軸方向に延びて先端に開口するピン挿入孔が形成されるとともに、該ピン挿入孔に対して径方向に出没可能に係合爪が収納されてなり、一方、前記雌型継手は、前記接合端面に、前記雄型継手の継手ロッドが挿入され得るように形成された継手凹所の底部に、雄型継手のピン挿入孔に挿入され、その挿入時に、前記係合爪を押圧して継手ロッドの径方向外方に進出させるピンと、進出した係合爪の後側に係合する係合部が設けられてなり、前記雄型継手の継手ロッドが前記雌型継手の継手凹所に挿入され、その状態で雄型継手のピン挿入孔に雌型継手のピンが挿入され、前記係合爪が前記係合部に係合されることを特徴とするから、ボルト締結手段を用いず、雌型継手へ雄型継手を差し込むだけといった簡単な動作でセグメントどうしの接合が確実になされ、その結果、自動組立にきわめて好適であるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の継手構造を示す断面図である。
【図２】雌型継手が設けられた側の接合端面の斜視図である。
【図３】雄型継手と雌型継手の断面図である。
【図４】雌型継手に雄型継手を係合させる直前状態の断面図である。
【図５】雌型継手に雄型継手が係合した状態の断面図である。
【図６】図４のVIーVI線矢視図である。
【符号の説明】
１  セグメント
１Ａ、１Ｂ  接合端面
２  コンクリート部
１１  第１の継手板
１２  第２の継手板
２０  雄型継手
２１  継手ロッド
２２  ピン挿入孔
２３  周壁
２４  収納孔
２５  係合爪
２６、３６  テーパ面
３０  雌型継手
３０Ａ  継手凹所
３３  スリーブ
３４  段部（係合部）
３５  ピン
【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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