(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定セグメントを、当該所定セグメントとトンネル軸方向に隣接する２つのセグメントに跨って主桁同士で当接させることで、前記２つのセグメントの各主桁端部に備わる凸部対を、前記所定セグメントの主桁に備わる挿通孔に挿入し、前記挿通孔を介し前記所定セグメント内に突出した前記凸部対を拘束部材により拘束してなるセグメント連結構造において、
前記拘束部材が、前記所定セグメントにおける前記挿通孔と連通する主桁裏側に配置され、前記挿通孔より小径かつ前記凸部対の挿入は許容するサイズ及び形状の開口と、前記凸部対の突出長のうち所定長分を収容する高さの内空とを備えるものである、
ことを特徴とするセグメント連結構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記セグメントの主桁は、挿通孔に加えて、両端において凸部を備えるものであり、
前記セグメントを、当該セグメントとトンネル軸方向に隣接する２つのセグメントに跨って主桁同士で当接させることで、前記２つのセグメントの各主桁端部に備わる凸部対を前記挿通孔に挿入して、前記挿通孔を介しセグメント内に突出した前記凸部対を前記拘束部材により拘束すると共に、前記セグメントの主桁両端に備わる各凸部を、前記２つのセグメントの各主桁に備わる挿通孔に挿入してなる、ことを特徴とするセグメント連結構造。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記拘束部材は、前記所定セグメントの主桁裏側と点溶接または接着材で固定されていることを特徴とするセグメント連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメント連結構造およびセグメント連結方法に関するものであり、具体的には、セグメントにおける特段の補強を必要とせずに、セグメント間の効率的かつ確実な連結を可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法を採用してトンネルを構築する場合には、切羽の掘進に応じて後方でセグメントを連結し、筒状の覆工体を形成していくことが一般的である。こうしたセグメント同士の連結作業を単純化し、作業の効率化を図るための種々の連結構造が提案されている。
【０００３】
こうした技術の例としては、例えば、更なる施工の高速化、省力化を図ることができるセグメント及びそのセグメントを用いた覆工方法を提供するとの課題の下、掘削穴の軸線周りに周設されると共にその軸線方向に連設されて筒状壁体を形成するセグメントであって、前記セグメントの前記軸線方向の両端面には、凸部が設けられ、該セグメントの前記軸線方向の両端面において該軸線方向に隣接するセグメントの前記凸部に対応する位置には、該凸部が嵌合する凹部が形成されていることを特徴とするセグメント（特許文献１）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４１８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の連結構造においては、セグメントの主桁に凹部を設けることになるため、そのままでは主桁の強度は低下する。一方で、この凹部には、これに嵌合する凸部がトンネル周方向に互いに離れようとする力が直接働く。この力に対抗する為には、凹部が形成されている主桁自体の強度を大きなものとする必要がある。そのため従来の連結構造に採用される主桁は、肉厚で桁高も大きなものが必要であった。また、こうした強度面での懸念に対応するために、凹部周りの主桁に補強材を設置することとすれば、作業コストや部材コストもかさみ、連結構造の導入コスト増大を招く恐れもある。
【０００６】
そこで本発明では、セグメントにおける特段の補強を必要とせずに、セグメント間の効率的かつ確実な連結を可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明のセグメント連結構造は、所定セグメントを、当該所定セグメントとトンネル軸方向に隣接する２つのセグメントに跨って主桁同士で当接させることで、前記２つのセグメントの各主桁端部に備わる凸部対を、前記所定セグメントの主桁に備わる挿通孔に挿入し、前記挿通孔を介し前記所定セグメント内に突出した前記凸部対を拘束部材により拘束してなるセグメント連結構造において、前記拘束部材が、前記所定セグメントにおける前記挿通孔と連通する主桁裏側に配置され、前記挿通孔より小径かつ前記凸部対の挿入は許容するサイズ及び形状の開口と、前記凸部対の突出長のうち所定長分を収容する高さの内空とを備えるものであることを特徴とする。
【０００８】
なお、前記セグメント連結構造において、前記セグメントの主桁は、挿通孔に加えて、両端において凸部を備えるものであり、前記セグメントを、当該セグメントとトンネル軸方向に隣接する２つのセグメントに跨って主桁同士で当接させることで、前記２つのセグメントの各主桁端部に備わる凸部対を前記挿通孔に挿入して、前記挿通孔を介しセグメント内に突出した前記凸部対を前記拘束部材により拘束すると共に、前記セグメントの主桁両端に備わる各凸部を、前記２つのセグメントの各主桁に備わる挿通孔に挿入してなる、としてもよい。  
これによれば、セグメントリングを構成する各セグメントの全ては、対向するセグメントリングにおけるセグメントとの間において上述の拘束部材による凸部対の拘束による連結構造を互いに構成することが可能となる。
【０００９】
また、前記セグメント連結構造において、前記拘束部材は、前記所定セグメントの主桁裏側と点溶接または接着材で固定されているとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、セグメントにおける特段の補強を必要とせずに、セグメント間の効率的かつ確実な連結が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態におけるセグメント連結構造を示す斜視図である。
【図２】本実施形態における連結動作を示す図である。
【図３】本実施形態における他の拘束部材例を示す図である。
【図４】本実施形態における他のセグメント連結構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態におけるセグメント連結構造１を示す図である。本実施形態におけるセグメント１０は、シールド工法におけるトンネルの覆工体として用いられる。シールド工法において、シールド掘進機内では、エレクタ等によりこのセグメント１０が逐次連結され、筒状の覆工体を形成するのが一般的である。そこで互いに連結されるセグメント１０の連結構造として、本実施形態のセグメント連結構造１を採用する。
【００１７】
本実施形態のセグメント連結構造１を構成するセグメント１０は、図１に示すように、主桁１１の例えば、長手方向中央に設けられた挿通孔１２と、前記挿通孔１２に挿入された凸部対２２（詳細は後述）の離間を拘束する拘束部材１３とを備えている。本実施形態では、セグメント１０として、鋼殻４にコンクリート５を充填して一体化させた合成セグメントを例示している。但し、本発明の適用対象となるセグメントはこれに限定されず、例えば鋼製セグメントであってもよい。また、主桁１１における挿通孔１２の配置位置は、長手方向中央だけに限定されず、挿入される凸部対２２の位置等に応じて端部寄りであってもよい。
【００１８】
前記セグメント１０の主桁１１の両端には凸部１４が備わっている。これは挿通孔１２に挿入される凸部対２２を構成するものとなる。従って、挿通孔１２に挿入される凸部対２２は、前記セグメント１０に対しトンネル軸方向に隣接する前記２つのセグメント（以後、セグメント対２１と称する）の各凸部１４からなる。セグメントリング２０をなす各セグメント３０は、例えば切羽側の主桁１１において、両端に凸部１４を突出させており、セグメント同士が連結する部位では、各セグメント端部の凸部１４が集まって対をなす構造となる。図１の例では、各セグメント３０の主桁１１の端部に２つの凸部１４が備わり、２セットの凸部対２２が形成されている。また、各セグメント１０は、当該セグメント１０とトンネル軸方向に隣接するセグメントリング２０における前記２つのセグメントを跨るよう、千鳥状に配置されることになる。
【００１９】
なお図１の例では、前記主桁１１においていわゆるリング間継手４０も設けている。リング間継手４０としては、施工が容易なピン挿入式継手、例えばプッシュグリップ式継手などが採用できる。なお、プッシュグリップ式継手は、楔を応用したピン方式の継手で、挿入側のピンボルトを受入側の孔部に挿入して締結する継手であり、ピンボルトと受入れ孔部にはそれぞれ噛み合い可能な鋸歯状の突部と凹部が連続して形成されている。
【００２０】
また、セグメント１０、３０のトンネル周方向の端面１５においては、セグメントリング２０の形成時にセグメント同士をつなげる金具５０が備わっている。この金具５０としては、セグメント同士の前記端面１５すなわち突き合わせ接合面の対向位置に埋め込まれたＣ型の連結金具と、対向する両セグメントのＣ型連結金具の開口部に両側端部のフランジが係合するＩ型の連結金具とから構成される。Ｃ型連結金具の開口部にＩ型連結金具のフランジを係合させて嵌め込むことによって、セグメント同士の突き合わせ端面を相互に接合させて連結することとなる。なお、こうした金具５０は必ずしも必要ではなく、組み立て精度を向上させるため補助的に使用するものとなる。
【００２１】
図２は本実施形態における連結動作を示す図である。セグメント連結構造を構成する場合、上記構造を備える、例えば切羽側のセグメント１０を、これに対向する坑口側にあって、組み立て済みのセグメントリング２０における所定のセグメント対２１に対して、主桁同士で当接させることで、セグメント対２１（２つのセグメント３０から構成されている）の各主桁端部１８に備わる凸部対２２を、前記セグメント１０の挿通孔１２に挿入させることになる。
【００２２】
この挿入動作により、各セグメント３０の凸部１４からなる凸部対２２は、セグメント１０の挿通孔１２を貫いて、セグメント１０の内部に達する。この時、凸部対２２は、挿通孔１２を貫くと共に、拘束部材１３の開口１６にも到達している。当然、凸部対２２をなす各凸部１４は、主桁１１の肉厚と拘束部材１３の高さを考慮した突出長を有しており、この突出長のうち所定長分は拘束部材１３の開口内に到達するよう設計されている。また、拘束部材１３の開口１６は、挿通孔１２より小径だが凸部対２２の挿入は許容するサイズ、形状の開口となっている。
【００２３】
拘束部材１３の開口１６に到達した凸部対２２は、拘束部材１３の開口範囲でしか挙動出来ず、しかも、凸部対２２をなす各凸部１４が互いに離間する方向、すなわち、各凸部１４が主桁中央付近から端部に向かう方向への挙動は、拘束部材１３の開口終端１７で抑止される。つまり、凸部１４の挙動は拘束部材１３により拘束される。
【００２４】
また、上記の動作に伴い、凸部対２２の挿通孔１２への挿入と同様に、セグメント１０の主桁両端１８に備わる各凸部１４は、前記セグメント対２１の各主桁中央３３に備わる挿通孔１２に挿入されることになる。また、このセグメント１０とトンネル周方向の端面１５で他セグメントを突き合わせ接合すれば、この他セグメントの主桁端に備わる凸部も、上記同様、前記セグメント対２１の主桁中央３３に備わる挿通孔１２に挿入されることになり、セグメント１０と他セグメントとの連結構造が形成される。
【００２５】
こうした本実施形態によれば、セグメント主桁１１の挿通孔１２に挿入された、対向するセグメント対２１すなわち連結対象のセグメントリング２０（をなす一対のセグメント）から突出する凸部対２２が、この凸部対２２をなす各凸部１４の離間を許容しない形で前記拘束部材１３により拘束される。つまり、凸部対２２の拘束がなされることで、凸部対２２をなす各凸部１４を有するセグメント対２１の拘束もなされることになる。この場合、セグメント対２１が離間しようとする際の力は、前記挿通孔１２すなわちセグメント主桁１１が負担することなく、前記拘束部材１３が負担する。従って、セグメント連結構造１を構成する為に、従来技術の如くセグメント主桁１１の肉厚や桁高を大きくする必要はない。従って、セグメントにおける特段の補強を必要とせずに、セグメント間の効率的かつ確実な連結が可能となる。また、セグメントリングを構成する各セグメント１０の全ては、対向するセグメントリング２０におけるセグメント３０との間において上述の拘束部材１３による凸部対２１の拘束による連結構造を互いに構成することが可能となる。
【００２６】
図３は本実施形態における他の拘束部材例を示す図である。図１、２で例示した拘束部材１３は、挿通孔１２より小径だが凸部対２２の挿入は許容する開口１６を２つ備えた部材であった。だが拘束部材１３としては、こうした形状に限定されず、例えば、図３に示すように、開口１６が１つのみで環状のもの、或いは、フック材で構成され半環状のもの、などが採用できる。勿論、凸部対２２の外周を押さえて、凸部同士の離間を拘束する構造であればその他の構造を備える拘束部材を採用することもできる。
【００２７】
また、拘束部材１３を構成する部材は、凸部対２２をなす各凸部１４が互いに離間しようとする方向の力、すなわちセグメントリング２０においてセグメント対２１をなすセグメント同士が離間しようとする力に対抗しうる適宜な強度を備えたものであればよい。例えば、鋼製などの金属製、樹脂製、炭素繊維製、であることが考えられる。
【００２８】
また、拘束部材１３をセグメント内に配置する場合、例えば、拘束部材１３を主桁１１に点溶接する手法の他、接着剤により拘束部材１３と主桁１１とを接着固定する手法なども採用できる。或いは、セグメント形成用のコンクリート打設にあわせて、拘束部材１３を、所定治具などを介してセグメント内の挿通孔周囲に係止しておき、コンクリート中での埋め込み固定を図る形態なども採用できる。
【００２９】
なお、シールドジャッキ（図示せず）と凸部１４との無用な接触を回避し作業性を高める意味で、図４に示すように、例えばセグメント１０における切羽側の主桁１１ａには凸部１４を設けないとしてもよい。この場合、前記主桁１１ａには、主桁両端１８および主桁中央３３の挿通孔１２と、主桁中央３３の挿通孔１２に開口１６が連通する拘束部材１３とが備わっている。一方、坑口側の主桁１１ｂには、主桁両端１８の凸部１４および主桁中央３３の凸部対２６が備わっている。
【００３０】
こうした構成において、例えば切羽側のセグメント１０を、このセグメントとトンネル軸方向に隣接し坑口側にある所定セグメント６０に対して、主桁同士で当接させることで、セグメント１０の主桁端部１８に備わる凸部１４を、前記セグメント６０の主桁中央３３における挿通孔１２に挿入させることになる。また、前記セグメント１０とトンネル周方向に連結するセグメント７０も同様に、前記セグメント１０と隣接する主桁端部１８に備わる凸部１４を、前記セグメント６０の主桁中央３３における挿通孔１２に挿入させる。セグメント１０およびセグメント７０の前記各凸部１４をもって凸部対２２とみなすことができる。前記挿入動作により、図１に基づく上記実施形態と同様に、凸部対２２はセグメント６０の拘束部材１３の開口範囲でしか挙動出来ず、凸部対２２をなす各凸部１４が互いに離間する方向、すなわち、各凸部１４を有するセグメント１０およびセグメント７０が互いに離間しようとする方向への挙動が抑止される。
【００３１】
また、上記の動作に伴い、前記凸部対２２の挿通孔１２への挿入と同様に、セグメント１０やセグメント７０の主桁中央３３に備わる凸部対２６をなす一方の凸部１４は、前記セグメント６０の主桁両端１８に備わる挿通孔１２に挿入されることになる。前記凸部対２６をなす他方の凸部１４は、前記セグメント６０とトンネル周方向に連結されている他セグメント８０の主桁端に備わる挿通孔１２に挿入されることになる。これにより、前記凸部対２６が、セグメント６０および他セグメント８０を挿通孔１２を介して拘束し、セグメント６０とセグメント８０との離間を抑止することになる。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、セグメントにおける特段の補強を必要とせずに、セグメント間の効率的かつ確実な連結が可能となる。
【００３３】
本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  連結構造
４  鋼殻
５  コンクリート
１０、６０  セグメント
１１  主桁
１１ａ  切羽側の主桁
１１ｂ  坑口側の主桁
１２  挿通孔
１３  拘束部材
１４  凸部
１５  セグメントのトンネル周方向の端面
１６  拘束部材の開口
１７  拘束部材の開口終端
１８  セグメントの主桁両端
２０  セグメントリング
２１  セグメント対
２２、２６  凸部対
３０  対向するセグメント
３３  セグメント対の各主桁中央
４０  リング間継手
５０  金具
８０  他セグメント
【図１】
0005747522.tif 000002
【図４】
0005747522.tif 000003
【図２】
0005747522.tif 000004
【図３】
0005747522.tif 000005