(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下河川又は貯留管等の円筒状構造物を、円弧形の複数のセグメントを円筒状に組み立てて構築する場合に、軸方向側及び円周方向側に隣接する前記セグメントを互いに接合するセグメント接合構造において、
隣接する前記各セグメントの内表面には両者に跨がってループ状をなすようにセグメント相互の接合部の突き合わせ面を中心として対称形に開ループ状溝がそれぞれ設けられ、隣接する前記各セグメントで前記開ループ状溝が向かい合って形成されたループ状溝に弾性をもつ非金属製のループ状継手が嵌め込まれて、隣接する前記各セグメントが相互に接合されていることを特徴とするセグメント接合構造。
【請求項２】
前記ループ状継手はその一部を圧縮変形させるように前記開ループ状溝の縁部に打ち込まれた非金属製の楔により抜け止め固定されていることを特徴とする請求項１に記載のセグメント接合構造。
【請求項３】
前記ループ状継手は、高張力合成樹脂繊維を主体とした材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセグメント接合構造。
【請求項４】
前記ループ状継手は、アラミド繊維を主体とし、これをエポキシ樹脂で固めて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセグメント接合構造。
【請求項５】
地下河川又は貯留管等の円筒状構造物を、円弧形の複数のセグメントを円筒状に組み立てて構築する場合に、軸方向側及び円周方向側に隣接する前記セグメントを互いに接合するセグメント接合方法において、
隣接する前記各セグメントの内表面には両者に跨がってループ状をなすようにセグメント相互の端部の突き合わせ面を中心として対称形に開ループ状溝を予めそれぞれ設けておき、
隣接する前記セグメントをその接合部を互いに突き合わせて、相互の前記開ループ状溝がループ状溝をなすように位置決めし、
このループ状溝に、弾性をもつ非金属製であって、前記開ループ状溝がなすループ状溝の周長にほぼ等しいが、前記ループ状溝の形状に対して変形された形状に予め成形しておいたループ状継手を、その形状を前記ループ状溝の形状とほぼ同形状に変形させて嵌め込み、
前記ループ状継手の一部を圧縮変形させるように前記開ループ状溝の縁部に非金属製の楔を打ち込んで前記ループ状継手を前記各セグメントに対して抜け止め固定することを特徴とするセグメント接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下河川又は貯留管等の円筒状構造物を、円弧形の複数のセグメントを円筒状に組み立てて構築する場合に、隣接するセグメントをその端部を突き合わせて接合するセグメント接合構造及びセグメントの接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル，地下河川等の円筒状構造物を、シールド工法により、円弧形の複数のセグメントを円筒状に組み立てて構築する場合に、図４〜図６に示すように隣接するセグメント１は、相互の接合部１ａを突き合わせて、該セグメント１の内表面側で相互の接合部１ａに予め埋め込み設置した継手金物２の継手板２ａを向かい合わせにし、各継手板２ａの背面にそれぞれ形成されるボルトボックス３を利用して、一方のボルトボックス３から各継手板２ａのボルト通し孔４にボルト５を通し、反対側のボルトボックス３からボルト５の先端にナット６を螺合し、これらボルト５及びナット６による締結で各継手板２ａを相互に接合することにより、隣接するセグメント１の接合を行っていた。
【０００３】
このようなセグメント接合構造によれば、隣接するセグメント１間に内圧による円周方向の引張り力が発生した場合には、あるいは、セグメントリング間に地震力による軸方向引張り力が発生した場合には、ボルト５及びナット６によりその力に抵抗し、隣接するセグメント１間に隙間が発生するのを防止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のセグメント接合構造では、二次覆工省略型のシールドトンネルの接合構造にボルトを用いた場合には、次のような問題点がある。
（ａ）ボルト５及びナット６が腐食するため、その保護対策が必要となる。
（ｂ）シールドトンネルの内表面にボルトボックス３が開口しているので、シールドトンネルの内表面の平滑性が損なわれる。
（ｃ）ボルト５及びナット６による締結作業は、セグメント１の組立て時に行われて施工サイクルの一工程となっている。
【０００５】
本発明の目的は、ボルト及びナットを使用しないでセグメントの接合を行えるセグメント接合構造を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、セグメントの接合箇所での腐食の問題を解決できるセグメント接合構造を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、円筒状構造物の内表面の平滑性が損なわれないセグメント接合構造を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、ループ状継手の嵌め込みが施工サイクルの一工程とならないセグメント接合構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の構造上の特徴は、地下河川又は貯留管等の円筒状構造物を、円弧形の複数のセグメントを円筒状に組み立てて構築する場合に、軸方向側及び円周方向側に隣接するセグメントを互いに接合するセグメント接合構造において、隣接する各セグメントの内表面には両者に跨がってループ状をなすようにセグメント相互の端部の突き合わせ面を中心として対称形に開ループ状溝がそれぞれ設けられ、隣接する各セグメントで開ループ状溝が向かい合って形成されたループ状溝に弾性をもつ非金属製のループ状継手が嵌め込まれて、隣接する各セグメントが相互に接合されたことにある。
【００１０】
このような構造のセグメント接合構造によれば、隣接するセグメント間に内圧による円周方向の引張り力が発生した場合には、あるいは、セグメントリング間に地震力による軸方向引張り力が発生した場合には、隣接するセグメントの開ループ状溝に嵌め込まれたループ状継手によりその力に抵抗し、セグメント間に隙間ができるのを防止する。
【００１１】
特に、このセグメント接合構造では、隣接するセグメントの内面で向かい合う開ループ状溝に嵌め込んでこれら隣接するセグメント接合するループ状継手は非金属製のため、腐食の問題を回避することができ、また円筒状構造物の内表面の平滑性を保つことができる。さらに、ループ状継手の嵌め込みはいつでもよいため、施工サイクルの一工程とはならない。
【００１２】
本発明においてループ状継手は、その一部を圧縮変形させるように開ループ状溝の縁部に打ち込まれた非金属製の楔により抜け止め固定されていることが好ましい。このようにループ状継手が楔で固定されると、接着剤の注入やコーキング等の時間のかかる二次処理を必要とせず、嵌め込みや打ち込み作業だけで短時間に簡単に接合作業を行うことができ、施工性に優れている。
【００１３】
また本発明においてループ状継手は、合成樹脂を高張力合成樹脂繊維で補強した強化プラスチックで形成されていること、例えばエポキシ樹脂をアラミド繊維で補強した強化プラスチックで形成されていることが好ましい。このような素材よりなるループ状継手は、非金属製であって、腐食の恐れがなく、しかも成形により量産が容易である。
【００１４】
本発明の製造方法上の特徴は、地下河川又は貯留管等の円筒状構造物を、円弧形の複数のセグメントを円筒状に組み立てて構築する場合に、軸方向側及び円周方向側に隣接する前記セグメントを互いに接合するセグメント接合方法において、
隣接する前記各セグメントの内表面には両者に跨がってループ状をなすようにセグメント相互の端部の突き合わせ面を中心として対称形に開ループ状溝を予めそれぞれ設けておき、
隣接する前記セグメントをその接合部を互いに突き合わせて、相互の前記開ループ状溝がループ状溝をなすように位置決めし、
このループ状溝に、弾性をもつ非金属製であって、前記開ループ状溝がなすループ状溝の周長にほぼ等しいが、前記ループ状溝の形状に対して変形された形状に予め成形しておいたループ状継手を、その形状を前記ループ状溝の形状とほぼ同形状に変形させて嵌め込み、
前記ループ状継手の一部を圧縮変形させるように前記開ループ状溝の縁部に非金属製の楔を打ち込んで前記ループ状継手を前記各セグメントに対して抜け止め固定することにある。
【００１５】
このように弾性をもつ非金属製のループ状継手として、周長はループ状溝の周長にほぼ等しいが、該ループ状溝の形状に対して変形された形状に予め成形されたものを用いて、ループ状溝にこのループ状継手をその形状がループ状溝の形状とほぼ同形状に変形させて嵌め込むと、嵌め込み後に該ループ状継手の変形が元に戻ろうとする力により隣接するセグメントに対して拘束効果を発揮する。このため円筒状構造物の真上にセグメント接合部が存在していても、ループ状継手はループ状溝から脱落して落下することがなく、作業性がよい。また、ループ状溝にループ状継手を嵌め込み後に楔を打ち込むことにより、ループ状継手を完全に固定し、内圧による円周方向引張り力あるいは地震による軸方向引張り力が生じると同時にループ状継手による抵抗力が発生し、セグメント間に隙間ができるのを防止する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明に係るセグメント接合構造における実施の形態の一例を示したものである。
【００１７】
図１は、本発明によりセグメントを接合して組み立てたトンネル覆工の一部を展開して示しており、この側では、覆工の円周方向に隣接するセグメント１，１間のピース間接合部ａ及び覆工の軸方向に隣接するリング間接合部ｂを共にループ状継手１１，１１…をもって連続している。
【００１８】
各セグメントは、円周方向に組み立てられて互いに隣り合う各セグメントリングＡ，Ａ間においては、ピース間接合部ａの位置をセグメント１の半分の長さだけ円周方向にずらせて組み立てられている。
【００１９】
ピース間接合部ａ及びリング間接合部ｂにて互いに隣接する各セグメント１の内表面には、互いに隣接する両者に跨がってループ状をなすようにセグメント１の相互の接合部ａ及びｂを中心として対称形に開ループ状溝８がそれぞれ設けられている。開ループ状溝８は、本例の場合には、開口端部側が相互に平行状態となっている円弧状の形状となっている。また、隣接する各セグメント１には、開ループ状溝８の突き合わせ箇所の縁部に楔打込み溝９が、両セグメント１に跨がって設けられている。
【００２０】
隣接する各セグメント１で相互の開ループ状溝８が向かい合って形成されるループ状溝１０には、弾性をもつ非金属製のループ状継手１１が嵌め込まれて、隣接する各セグメント１が相互に接合されている。ループ状継手１１は、その一部を圧縮変形させるように開ループ状溝８の突き合わせ箇所の楔打込み溝９に打ち込まれた非金属製の楔１２により抜け止め固定されている。
【００２１】
ここで用いられるループ状継手１１は、高張力合成樹脂繊維を主体とし、これを合成樹脂で所定形状に成形した強化プラスチックで形成されたものであること、例えばアラミド繊維をエポキシ樹脂で固めて帯状もしくは線状に成形した強化プラスチックで形成されたものであることが好ましい。
【００２２】
次に、このようなセグメント接合構造を用いて、隣接するセグメント１をピース間及びリング間接合部ａ，ｂで互いに接合するセグメント接合方法について説明する。
【００２３】
図２に示すように隣接するセグメント１をその接合部ａもしくはｂで突き合わせて、相互の開ループ状溝８がループ状溝１０をなすように位置決めする。
【００２４】
このループ状溝１０に嵌めて隣接するセグメント１を接合するループ状継手１１は、開ループ状溝８がなすループ状溝１０の周長にほぼ等しいが、その形状は図３（Ａ）に示すループ状溝１０の形状に対して変形された図３（Ｂ）に示ようなほぼ菱形状に予め成形しておく。このように変形されたループ状継手１１の内周の長軸方向の両端は、図３（Ａ）（Ｂ）を比較すると明らかなように長円形のループ状溝１０の内周の長軸方向の両端からそれぞれδだけ寸法が小さくなっている。
【００２５】
相互の隣接するセグメント１の各開ループ状溝８がなすループ状溝１０に、ループ状継手１１をその形状がループ状溝１０の形状とほぼ同形状になるように図１或いは図３（Ｃ）に示す如く変形させて嵌め込む。このようにループ状溝１０にループ状継手１１をその形状がループ状溝１０の形状とほぼ同形状に変形させて嵌め込むと、嵌め込み後に該ループ状継手１１の変形が元に戻ろうとする力により隣接するセグメント１に対して拘束効果を発揮する。このためセグメント１を組立てて構成する円筒状構造物の真上にセグメント接合部が存在していても、ループ状継手１１はループ状溝１０から脱落して落下することがなく、作業性がよい。
【００２６】
かかる状態で、ループ状継手１１の一部を圧縮変形させるように開ループ状溝１０の縁部に非金属製の楔１２を打ち込んでループ状継手１１を各セグメント１に対して抜け止め固定する。このように、ループ状溝１０にループ状継手１１を嵌め込み後に楔１２を打ち込むと、ループ状継手１１を完全に固定できて、内圧による円周方向引張り力あるいは地震による軸方向引張り力が生じると同時にループ状継手１１による抵抗力が発生し、隣接するセグメント１間に隙間が生ずるのを防止できる。
【００２７】
なお、ループ状継手１１を予め変形させておく形状は、ループ状溝１０が長円形状の場合には、前述した菱形状に限らず、円形状等であってもよい。即ち、ループ状溝１０の短軸方向の寸法よりループ状継手１１の同方向の寸法が大きくなって、該ループ状溝１０の長軸方向の寸法よりループ状継手１１の同方向の寸法が小さくなる変形であれば、いずれの形状の変形であってもよい。
【００２８】
また、隣接するセグメント１の各開ループ状溝８がなすループ状溝１０は、長円形に限らず円形であってもよく、或いは各角部を丸めた長方形状や正方形状等であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るセグメント接合構造では、隣接するセグメントの開ループ状溝がなすループ状溝に非金属製のループ状継手を嵌め込んで隣接するセグメントを接合する構造のため、腐食の問題を回避することができ、また円筒状構造物の内表面の平滑性を保つことができる。さらに、ループ状継手の嵌め込みはいつでもよいため、施工サイクルの一工程とはならない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によりセグメントを接合して組み立てられた覆工の一部を展開して示す平面図である。
【図２】本発明に係るセグメント接合構造における実施の形態の一例での接合工程を示す要部斜視図である。
【図３】（Ａ）は図２に示す例で隣接するセグメントにその相互の突き合わせ面を中心として対称形にそれぞれ設けてループ状溝を構成している各開ループ状溝の正面図、（Ｂ）はこのループ状溝に嵌めるループ状継手の変形前の姿を示す正面図、（Ｃ）は（Ｂ）に示すループ状継手をループ状溝に嵌めるに際して変形させた姿を示す正面図である。
【図４】従来のセグメント接合構造の要部斜視図である。
【図５】同上の部分断面図である。
【図６】従来のセグメント接合構造で用いている継手金物の斜視図である。
【符号の説明】
Ａ  セグメントリング
ａ  ピース間接合部
ｂ  リング間接合部
１  セグメント
２  継手金物
２ａ  継手板
３  ボルトボックス
４  ボルト通し孔
５  ボルト
６  ナット
８  開ループ状溝
９  楔打込み溝
１０  ループ状溝
１１  ループ状継手
１２  楔
【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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